arceos 总结
前言
arceos 是基于组件化的思想构建的，通过使用不同的组建，可以分别编译出Unikernel, Monolithic Kernel, Hypervisor三种内核架构。我是第一次深入了解Unikernel，Hypervisor这两种架构，几乎没有合适的书籍去展开这些内容，整一个五一假期下来，我对它们有了初步的理解和探索经验。
Unikernel
Unikernel 这部分是渐进式地学习，U.1~U.8一共8个Unikernel的内核，其中插入四个练习：
- 带颜色的输出
- 手写一个HashMap
- 实现bump内存分配算法
- 在axfs_ramfs下实现rename功能
第一个任务，只要理解了用户使用println!()的调用流就可以完成：
1 | main --> axstd --> arceos_api --> axhal --> 硬件 |
这样的调用关系也基本和arceos中系统架构的层次关系吻合：
1 | 硬件 --> axhal --> ax_modules --> arceos_api --> axstd --> user |
第二个任务，手写一个HashMap，这个任务其实很让人为难，因为它非常具有灵活性，简单的可以从OI wiki上面把哈希表的C++代码“翻译”成rust，再实现一个拉链法就完成了。复杂的可以参考rust的标准库，用裸指针操作，加上PhantomData标记生命周期和所有权。
我偷了点懒，实现了一个丐版的，我首先是参考xxhash实现了一个Hasher用于支持hash操作和随机数支持，然后包装了Vec用于内存分配和动态扩容的机制。避免hash冲突的方案，我选择了比较简单的线性探测法。
第三个任务，bump内存分配算法，基本原理就是维护一个指向内存起始区域的指针和一个偏移量，根据传入的Layout依次分配内存，无法单独释放内存块。只需要实现arlyAllocatortrait就可以接入内核中了。
第四个任务，虚拟文件系统会调用具体的文件系统进行操作，我最终找到调用的终点是axfs_ramfs下的DirNode结构体中，接下来就很简单了，就是修改两个DirNode下的BTreeMap<String, VfsNodeRef>。
唯一一点胃痛的就是arceos/modules/axfs/src/root.rs的rename函数中，src_path去除了挂载点的前缀，但是dst_path没去掉，这样实际上就不知道，dst_path是相对ramfs还是相对主文件系统根目录的了。
Monolithic Kernel
在宏内核中，基于Unikernel引入了用户态和系统调用的概念，可以看到相比U.8，M.1中增加了一些额外的模块。但是相比从零构建，我们大量复用了原有的模块，发挥了组件化内核的优势。
宏内核这部分只有一个练习，实现sys_mmap系统调用，并能够对文件进行内存映射。如果真的想要实现一个完整的sys_mmap，恐怕有些复杂。我们需要一个新的内存映射后端对文件进行映射，第一，要求能够从文件描述符中访问文件；第二，要求能够接受来自文件系统的信号，并及时将脏页同步到磁盘中。
这工作量确实有些大，所以我选择了参考提示信息“可以参考m_1_0中加载应用到用户地址空间的代码段”，先使用fd读取源文件的内容，使用alloc的后端分配内存，在查找用户态的页表获取对应的物理地址，最后写入原文件的内容。于是完成了本次练习。
Hypervisor
这一部分，在Unikernel的基础上引入RISC-V的H扩展，获得了虚拟化的能力。但是目前虚拟机的能力还非常的弱，准确来说只有两个对象，虚拟地址空间(aspace)和虚拟处理器(Vcpu)。
这一部分的练习中，我们只需要了解客户端在 vmexit_handler 中处理异常，然后针对我们的测试样例给客户端的a0，a1寄存器进行赋值即可。
第三阶段总结
相比rcore，arceos复杂了许多，不过arceos中的内容在rcore中都有了一个丐版的实现，我做起来也快了不少。
在arceos中第一次了解到了组件化内核的概念，这三种不同类型的内核都可以通过像搭积木的方式，把需要的组件加上，再补齐特定的细节就可以实现从Unikernel到宏内核或者Hypervisor的跨越。
最后的最后，我谈谈自己的感受。开源操作系统训练营真的是一个非常优质的课程，有非常专业的教授老师，有积极回复的助教团队，在这里我一个普通的大学生感受到了深深的震撼，也许这命运的齿轮就在这里开始转动。