整体上参考 官网实验环境配置即可, 在此补充一下gdb的配置
按照指导书进行环境配置对于基础的代码运行是没有问题，但我发现自己按照指导书操作后无法进行gdb调试, 经过总结后在此处给出我的2种解决方案:
安装完整的riscv-gnu-toolchain流程如下, 次方法费时较长, 且占据空间较大, 更推荐第二种方法。
- 安装依赖
$ sudo apt-get install autoconf automake autotools-dev curl libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev gawk build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc zlib1g-dev libexpat-dev
- 克隆
riscv-gnu-toolchain$ git clone --recursive https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain
- 编译安装
$ cd riscv-gnu-toolchain $ ./configure --prefix=/usr/local $ sudo make
- 安装依赖
$ sudo apt-get install libncurses5-dev python2 python2-dev texinfo libreadline-dev
- 下载
gdb源码 此处我选择gdb-13.1, 该版本在wsl2 Ubuntu22.04上使用正常。# 推荐清华源下载 wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/gnu/gdb/gdb-13.1.tar.xz # 解压 tar -xvf gdb-13.1.tar.x
- 编译安装
只需要指定编译安装
riscv64-unknown-elf并配置相关参数。$ cd gdb-13.1 $ mkdir build && cd build $ ../configure --prefix=/your_path --target=riscv64-unknown-elf --enable-tui=yes $ make -j$(nproc) $ sudo make install
ch1是构建裸机的执行环境, 虽然整体上能看懂代码逻辑, 但其中还是涉及到很多自己没有接触过的盲区, 比如连接脚本和Rust内联汇编等知识。ch2是将所有的用户代码链接到内核以实现批处理程序
这2个章节虽然困难，但展示了操作系统是如何从0开始搭建的，使我对地址和连接这些概念更熟悉了
ch3实现了分时多任务系统， 并实现了任务的掉地。
这一章最核心的收获在于进一步理解了调度的机制，我之前学习过xv6，但并未完全理解系统的调度机制，这一次终于有了进一步的收获。任务切换的本质就是一个暂时不会返回的函数， 这一函数保存了当前任务的多个寄存器， 并回复了另一个任务的寄存器。
以上的知识点在xv6时已经学习过了， 但我进一步发现， 其实内核一开始就存在自己的一个调度线程， 线程调度是先切换到这个线程， 再从这个线程执行相关的调度任务的
实现sys_task_info, 相对简单, 也就是在每次系统调用时找到任务的统计数组进行自增, 并判断任务是否第一次运行
ch4 就是实现rCore的虚拟内存和页表, 这里从逻辑上和xv6关系不大, 不过我更干兴趣的是Rust基于语言特性对于页表的设计:
Drop特性 代码为页帧实现了Drop特性, 因此只要其被托管的集合机构移除, 就可以让分配器再回收, 这是一个另外感到耳目一新的设计MemorySet的设计Memoryset中包含多个逻辑段MapArea, 这样的设计使得地址空间的概念更让人容易理解
本章的作业中实现mmap难度较大, 因为需要对地址空间的数据结构 MemorySet, MapArea等有着较为清晰的逻辑认知
ch5引入了进程的概念, 由于之前对进程等的基础知识了解较多, 因此本章的学习相对轻松愉快
不过解析elf格式的相关代码阅读起来还是挺困难, 相比是编译原理的知识不熟悉
实现stride调度算法, 相对简单, 只需要在tun_tasks中fetch时进行排序, 并在fetch后更新stride即可
ch6引入了文件系统
rCore的文件系统类型xv6, 可以划分为超级块, inode区域和数据块, inode区域和数据块又可以分为位图区域和数据区域, 存储的基本单位是block。
除了这个简单的文件系统本身之外，代码还展现出了内核和文件系统玻璃的特性， 内核对文件系统实现抽象， 文件系统通过抽象对内核提供服务，因此，文件系统应该是可以任意更换的， 这也符合真实世界操作系统的特性
完成硬链接的创建于删除
硬链接创还能和删除本质的逻辑不难， 但较为繁琐，涉及到inode位置查询，判断是否分配新的block等操作，简单但繁琐
实际上, 繁琐的操作大部分是可以利用写好的接口实现的, 只是需要熟读代码
实际上我的实现是有bug的, 我在删除根节点目录项后, 没有判断根节点是否有剩余的block需要回收, 这对于rCore的测试来说没有问题, 毕竟目录项很少, 但实事求是的说是不完善的, 哈哈
ch7描述了管道这一古老ipc的实现
管道的底层实现是一个循环数组, 对齐实现各种trait后抽象成一个文件描述符
添加读端和写端的指针或引用计数, 控制管道的打开与关闭
除了管道本身外, 这种文件描述符的抽象手段已经不止一次让我感叹Unix设计的精巧
总所周知, socket也是一个文件描述符, 希望以后有机会仔细研究下socket的实现
ch8 介绍了各种线程和各种线程同步资源的视线
这一部分其实就是对进程进行了进一步的剥离, 有了之前的基础这一部分的代码读起来不算困难, 但是作业是我任务最难的一个
ch8的作业是实现死锁检测, 算法本身描述的足够清晰, 但难点在于算法实现线上, 难点包括但不限于
- 各个数据结构应该放在
PCB还是TCB上? 还是说各自放一部分? - 同时访问
PCB和多个TCB的资源如何在语言特性上避免借用冲突? - 由于
m_available或s_available等资源是动态扩张的, 什么时候控制其扩容以避免后续的数组越界? - 本作业其实是要实现
sys_get_time系统调用的