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2023开源操作系统训练营第二阶段总结报告-Luv_Ray.md

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2023rCore 训练营第二阶段总结

其实很早以前就知道 rcore 这个项目了，之前学 rust 时做过 Stanford 的 CS 110L。
不过由于之前做过 MIT 的 xv6，在操作系统 lab 方面定位有些重合，就没有去做 rcore。

在今年暑假想要找些 rust 项目看时，在 github 上找到 arceos，后面才知道 rcore 只是社区众多项目中的其中一个，这次报名也是希望能进一步参与后面的项目。

实验

rcore 的实验其实挺简单，重要的是理解系统概念以及现有的 api，这一点其实和 xv6 有点相似。
然而这也对应了另一个问题，只做实验其实不一定有很好的学习效果，有可能只根据类型试着调用 api 就能通过测试，学习的深度某种程度上只能靠自觉来保证。

另外，感觉各个 lab 的测试样例并不算强，其实编写 kernel 是很容易在 corner case 上出各种漏洞的，希望自己的实现没太大问题。

由于 rust 本身的约束，产生漏洞的风险比 c 要小，但是在使用 unsafe 时，由于 rust 本身做了更多抽象，直接接触底层时就会有更大的潜在隐患。

比如在 sys_task_info 中，需要将 &TaskInfo 转换为 u8 的 buffer，我使用了 as 来直接进行转换

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let k_ti = &TaskInfo {
        status: get_task_status(),
        syscall_times: get_task_syscall_times(),
        time: get_time_ms(),
    } as *const TaskInfo
        as *const [u8; mem::size_of::<TaskInfo>() / mem::size_of::<u8>()];

转换为裸指针是 safe 的，但是访问裸指针时很容易触发未定义行为，unsafe 里有很多隐秘的 unsound 情况。

实际上，对于 TaskInfo 数组：

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/// Task information
pub struct TaskInfo {
    /// Task status in it's life cycle
    status: TaskStatus,
    /// The numbers of syscall called by task
    syscall_times: [u32; MAX_SYSCALL_NUM],
    /// Total running time of task
    time: usize,
}

其内存布局是不确定的，编译器甚至不保证 status，syscall_times，time 是按顺序排布的，添加 #[repr(C)] 才能保证会是我们想象的类似 C 语言的内存布局。

同时，这个结构体中的元素比较简单所以没问题，但是直接裸指针转换是很不好的风格，在面对内部可变性、内存对齐、未初始化元素时极易访问未初始化内存，对未初始化内存的任何写入和读取都是UB。

在 bytemuck 提供了对于类型转换的更好方式。

类似这种，其实很有多潜在的需要解决的问题都被忽略了，实验中保留了比较核心的概念和问题，但是仔细挖掘文档和现有的代码的话，会有更多的值得学习和思考的问题。

总结

rcore 是个很好的 rust 和 OS 项目，国内的开源教学项目实在很少，大部分学生都会去学习 MIT、CMU 等学校的开源课程，不过国外的英文课程对国内学生有一定门槛，会有一些额外的负担。
我之前写过的 Stanford 的 rust 课程在 20 年后的版本都不公开代码了，难免说开源的行为会持续多久，所以国内还是很需要这种优质的开源课程来弥补空白的，在此感谢各位老师和助教的付出，也希望未来在各个方面能有更多的优质开源课程。