2025 年春夏开源操作系统训练营三阶段总结

第一阶段总结

学习 rust 的语法，发现很多都是现代 c++的写法，遂上手很快，但与 c++不同的是，其拥有所有权机制，人为限制了 c++中不安全的写法，对内存更加安全，改正了自己之前写 c++时候的乱用指针，引用的不安全的写法，同时也学会了一门新的语言。

第二阶段总结

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为了实现 sys_trace 系统调用（ID 为 410），我们查看了任务系统的机构，在其中人为的加上了我们所需要的参数，使得我们对 TCB 的结构熟悉和了解

lab2

我们实现了 mmap syscall ID：222 和 munmap syscall ID：215 的系统调用，其中，我们了解到每个任务的 mm，也就是 TCB 中 memory_set,中的结构有了更加深刻的了解。我们只需要在其中的 area 完成插入和删除。

lab3

这里要求我们实在 spawn 进程，因此，我们可以根据将其类似为 fork + exec ，其中，不必像 fork 一样复制父进程的地址空间。我们只需要新建一个地址空间，其中，我们需要新建一些虚拟区域，然后就可以完成，整体类似于与 fork + exec 的逻辑，其中，只是没有复制其地址空间。

然后，要我们完成 stride 调度算法，我们可以直接参考 manager 中的 fifo 的实现来进行更改，其中，manager 增加 BIG_STRIDE 这个成员，然后 tcb 中的 inner 加入 priority 和 Stride 这两个成员（因为是可变的）。这个时候，我们需要每次调度的时候寻找最小的 Stride，linux 中是采用红黑树查询的，但是这里比较简单，我们就直接使用轮询的方式。

lab4

要求我们去完成pub fn sys_linkat(_old_name: *const u8, _new_name: *const u8) -> isize这样的调用接口，仿照上面的 sys_open()我们可以也写一个类似于 open_file 的函数，其形式为：pub fn __sys_linkat(_old_name: &str, _new_name: &str) -> isize我们在__sys_linkat 中就可以调用 ROOTINODE 中的 linkat 方法。对于 linkat 方法，我们可以参照上面 create 方法，我们只需要注意以下：pub fn linkat(&self, _old_name: &str, _new_name: &str) -> isize

判断 oldname 的文件不为空，为空直接返回负一
由 oldname 中寻找 inode_id,而不是像 create 中直接 alloc_inode 得到

unlinkat:

前面于 linkat 相同，当到了 ROOTINODE 中的 unlink 方法pub fn unlink(&self, name: &str) -> isize接下来，其思路和 linkat 完全相反，由于这里不要求我们删除，我们便不管

fstat:

参考文档，我们只需要获取 ino 和 nlink。其中 ino 我们写一个 osnode 中的get_inode_id,其中，类型转化我们写一个 any 的 trait，将其转换，nlink 我们写一个 get_link_num 的方法，数有几个 DirEntry。再将其数据写入_st 中，我们便完成的 fstat 的写入

lab5

根据要求，我们，需要 Available ，为含有 m（资源数量）个元素的一维数组，我们可以把他放到 process 中，其中他检测每个资源，根据题意要求，我们可以分别给 mutex 和 semaphore 设计一个。同时在线程中(task)，我们需要添加相应的 Allocation 和 Need，其中长度为 mutex 和 semaphore 的数量，我们在修改相应的，创建，lock，unlock 函数的逻辑，按照作业中要求我们使用的逻辑和流程去完成编写。于此同时，我们需要修改 task 的创建，进程的初始化，fork 函数的逻辑，这样，我们就可以通过了。

第三阶段总结

Unikernel

这个阶段，我们需要完成以下内容：

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

print_with_color 很简单，我们只需要理解一下 axstd 模块，然后对照着对 println 这个宏进行修改

support_hash_map 比较困难，这里我偷了个懒，使用了 hashbrown::HashMap，这个过程中我们需要注意编译时候的条件限制，我们需要这样去进行条件编译

1 2	#[cfg(feature = "alloc")] pub mod collections;

alt_alloc 很简单，我们按照 ppt 的提示，我们完成其 byte 和 page 的 api 的编写，只需要实earlyAllocatortrait 就可以接入内核中了

ramfs_rename 也不是很难,要把 cargo 里的包换成 arceos 下面的,找到对 trait 去实现 rename 函数，我们可以参照上面的创建和删除的 api，我们只需要修改就是修改两个 DirNode 下的BTreeMap<String, VfsNodeRef>

Monolithic Kernel

接下来我们从 Unikernel 到了宏内核，我们需要完成以下内容：

实现 sys_mmap

sys_map 我们可以按照提示，参考 m1_0，我们需要在 current 的task_ext提供的接口去使用，我们可以使用 man 工具具体的查看每个参数的作用，根据其为 NULL 的时候，我们需要找片空地，在翻 aspeace 提供的 api 中，我们可以使用find_free_area，在按照其逻辑，如果有文件，读文件，写入，就是文件映射，没有，就直接返回所寻找的虚拟地址。等实际使用爆出页错误再进行处理。

Hypervisor

在 Unikernel 的基础上引入 RISC-V 的 H 扩展，获得了虚拟化的能力。我们需要虚拟化 cpu，内存和进程。我们需要完成以下内容：

支持 simple_hv

simple_hv，我们只要在 vmexit_handler中处理异常，然后给 a0，a1 赋值，我们就可以完成我们的任务。

总结

相比 rcore，arceos 复杂了许多，但是 arceos 中的很多思想思路都出现在 rcore 中，所以我们学习，上手的就很同时我们了解了组件化内核，其可以到 Monolithic Kernel 和 Hypervisor 中，我收获到了很多。同时遇上了很多的困难，在与伙伴聊天中收获到了很多的思路，看到了很多优秀的人。

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