序言

非常高兴能参加开源操作系统训练营第四阶段的学习，并与大家共同进步。

在此，我首先要感谢陈渝老师，您在每周学习中给予的指导和鼓励，成为了我前进的坚实支柱。同时，我也非常感谢其他同学，在第四阶段的学习中，我从大家那里学到了很多，无论是便捷地获取学习资料和代码，还是在遇到疑惑时能找到理解并深入探讨技术的伙伴，都让我受益匪浅。

经历完这四个阶段，我取得了显著的收获：不仅深刻理解了操作系统内部的运行机制，更掌握了通过组件化管理实现现代化操作系统的方法。具体而言，我成功完成了arceos-org/oscamp的aarch64架构支持，并为starry-next适配了iperf的TCP部分。

任务1 完成`arceos-org/oscamp`对`aarch64`架构的支持

使用QEMU的monitor info mtree 和monitor info block 找出pflash区域，并在aarch64-qemu-virt.toml中增加正确的映射区域，在tour代码中写入正确的PFLASH_START
增加了aarch64部分的uspace代码，进行适配
对makefile内的规则进行修改，修改payload、mk_pflash对其他架构进行适配
增加payload(https://github.com/879650736/oscamp/blob/main/arceos/payload/hello_c/Makefile )(https://github.com/879650736/oscamp/blob/main/arceos/payload/origin/Makefile )内其他架构的编译规则，使payload对其他架构也能适配
增加aarch64的CI测试,并测试通过
pr：https://github.com/arceos-org/oscamp/pull/9
fork仓库：https://github.com/879650736/oscamp

任务2 为`starry-next`适配`iperf`

提交https://github.com/oscomp/starry-next/pull/56/files 。修复了oscomp/starry-next中的c中的sockaddr和arceos/axnet中的SocketAddr的类型转换问题，改为使用trait直接将sockaddr 转换为SocketAddr，而不需要加一个中间层SockAddr,并测试通过。已合并。
提交https://github.com/oscomp/testsuits-for-oskernel/pull/52 。在为 starry-next 兼容 iperf的过程中，我发现一个段错误问题。具体来说，如果在cJSON_New_Item 函数中未对全局变量 global_hooks进行初始化，会导致空指针访问。然而，当我单独编译cJSON的相关代码时，并未复现此异常。我推测这可能是由于编译为 ELF 文件时，编译器进行了某种优化所致。将 global_hooks的初始化操作增加到cJSON_New_Item函数的起始位置后，该段错误便得以消除。
musl无openssl库，使用build_riscv.sh, 进行openssl库的交叉编译
创建iperf_wrap，进行本地编译载入测试
在arceos/modules/axfs/src/mount.rs中增加/dev/urandom的挂载,并增加了一个简单的urandom的实现
修改iperf中 autoreconf的configure.ac，增加--disable-xxxx选项的支持
实现可增加--disable参数去除部分 Linux 特有的选项如SO_MAX_PACING_RATE、SO_BINDTODEVICE、IP_MTU_DISCOVER等，为交叉编译提供支持，参考 build.sh,宏定义生成结果可通过src/iperf_config.h查看，也为调试提供方便。

允许用户在配置 iperf3 时，通过命令行参数禁用特定的功能或特性，特别是那些可能与特定操作系统（如 Linux）紧密相关的特性，以便于在其他平台或进行交叉编译时避免兼容性问题。

在 configure.ac 文件中使用 AC_ARG_ENABLE 宏来定义新的配置选项。

以 --disable-have-dont-fragment 为例

# Check if Don't Fragment support should be disabled
AC_ARG_ENABLE([have-dont-fragment],
    [AS_HELP_STRING([--disable-have-dont-fragment], [Disable Don't Fragment (DF) packet support])],
    [
        case "$enableval" in
        yes|"")
            disable_have_dont_fragment=false
            ;;
        no)
            disable_have_dont_fragment=true
            ;;
        *)
            AC_MSG_ERROR([Invalid --enable-have-dont-fragment value])
            ;;
        esac
    ],
    [disable_have_dont_fragment=false]
)

if test "x$disable_have_dont_fragment" = "xtrue"; then
    AC_MSG_WARN([Don't Fragment (DF) packet support disabled by user])
else
    if test "x$iperf3_cv_header_dontfragment" = "xyes"; then
        AC_DEFINE([HAVE_DONT_FRAGMENT], [1], [Have IP_MTU_DISCOVER/IP_DONTFRAG/IP_DONTFRAGMENT sockopt.])
    fi
fi

AC_ARG_ENABLE([have-dont-fragment], ...) 定义了 --disable-have-dont-fragment 选项。
如果用户指定了 --disable-have-dont-fragment，则 disable_have_dont_fragment 变量被设置为 true。
如果 disable_have_dont_fragment 为 true，则会发出警告，并且不会定义 HAVE_DONT_FRAGMENT 宏。
否则（用户未禁用），并且如果 Autoconf 之前的检查 (iperf3_cv_header_dontfragment) 确认系统支持 IP_MTU_DISCOVER 等选项，则会定义 HAVE_DONT_FRAGMENT 宏。

针对 Linux 特有的套接字选项（如 SO_MAX_PACING_RATE、SO_BINDTODEVICE、IP_MTU_DISCOVER），提供 --disable 选项，以便在非 Linux 环境下（如交叉编译到嵌入式系统或其他操作系统）能够顺利编译，避免因缺少这些特性而导致的在其他环境下的运行错误。

其通用模式

# 定义一个名为 'have-feature-name' 的选项
AC_ARG_ENABLE([have-feature-name],
    [AS_HELP_STRING([--disable-have-feature-name], [Disable support for Feature Name])],
    [
        case "$enableval" in
        yes|"")
            disable_feature_name=false
            ;;
        no)
            disable_feature_name=true
            ;;
        *)
            AC_MSG_ERROR([Invalid --enable-have-feature-name value])
            ;;
        esac
    ],
    [disable_feature_name=false] # 默认启用
)

# 根据用户选择和系统检测结果，决定是否定义宏
if test "x$disable_feature_name" = "xtrue"; then
    AC_MSG_WARN([Feature Name support disabled by user])
else
    # 这里可以添加额外的系统特性检测，例如检查头文件、函数或套接字选项
    # if test "x$ac_cv_header_some_header" = "xyes"; then
        AC_DEFINE([HAVE_FEATURE_NAME], [1], [Description of the feature macro.])
    # fi
fi

当修改了 configure.ac 文件后，仅仅保存文件是不够的。configure.ac 是 Autoconf 的输入文件，它需要被处理才能生成实际的 configure 脚本。这个处理过程就是通过运行 autoreconf 命令来完成的。
autoreconf 命令会执行一系列工具（如 aclocal, autoconf, autoheader, automake 等），它们会：
1. 处理 configure.ac：将 configure.ac 中的 Autoconf 宏转换为可执行的 shell 脚本代码，生成 configure 脚本。
2. 生成 config.h.in：如果你的 configure.ac 中使用了 AC_CONFIG_HEADERS，autoheader 会根据 AC_DEFINE 等宏生成 config.h.in 文件，这是一个模板文件，最终会被 configure 脚本处理成 config.h。
3. 处理 Makefile.am：如果项目使用了 Automake，automake 会处理 Makefile.am 文件，生成 Makefile.in。
  因此，每次修改 configure.ac 后，你都必须在项目根目录运行 autoreconf -fi 命令，以确保这些修改能够体现在新生成的 configure 脚本中。否则，你新添加的 --disable-xxxx 选项将不会被识别。
在 build.sh 脚本中，可以根据编译目标或环境变量来决定是否添加这些 --disable 参数。
1
2
./configure --disable-have-dont-fragment --disable-openssl --disable-cpu-affinity
........

在api/src/imp中进行syscall的适配
- 新增调用列表
- sys_getsockname、sys_getpeername
- sys_poll、sys_ppoll
- sys_recvfrom
- sys_select、sys_pselect6
- sys_sendto
- sys_socket、sys_socketpair、sys_bind、sys_connect、sys_setsockopt、sys_getsockopt
- sys_fcntl的F_GETFL
- sys_ftruncate
- sys_getrusage
- sys_clock_gettime的CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID
- 全部通过libc测例测试，并测试通过
对于跨平台elf调试，使用
1
2
int i = 1;
assert(i == 0);
进行手动打断点结合printf一步步调试，最终找到https://github.com/oscomp/testsuits-for-oskernel/pull/52 的段错误的具体问题。

iperf3测量原理

基本工作流程：

服务器端启动： 一台机器作为服务器端，启动 iperf3 并监听特定端口，等待客户端连接。
客户端启动： 另一台机器作为客户端，启动 iperf3 并指定服务器的IP地址和端口，发起连接请求。
数据传输： 连接建立后，客户端或服务器（取决于测试模式）开始发送数据包。
性能测量： 双方在数据传输过程中记录时间、传输数据量、丢包等信息。
结果报告： 传输结束后，客户端和/或服务器会计算并报告测量的网络性能指标。

在本机apt install iperf3后，自动安装并自启动了/usr/lib/systemd/system/iperf3.service

text

iperf3.service - iperf3 server
    Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/iperf3.service; enabled; preset: enabled)
    Active: active (running) since Fri 2025-06-20 05:23:30 UTC; 7h ago
      Docs: man:iperf3(1)
  Main PID: 1326 (iperf3)
    Tasks: 1 (limit: 9434)
    Memory: 472.0K (peak: 5.4M swap: 440.0K swap peak: 440.0K)
      CPU: 30.580s
    CGroup: /system.slice/iperf3.service
            └─1326 /usr/bin/iperf3 --server --interval 0

每次开机后，systemd 会根据 iperf3.service 的定义，自动启动 /usr/bin/iperf3 --server --interval 0 命令，使其作为后台服务持续运行，等待客户端连接。

当你在本机运行 iperf3 -c 127.0.0.1 时，这个命令会启动一个 iperf3 客户端进程。这个客户端进程会尝试连接到 127.0.0.1（即本机）上正在监听的 iperf3 服务器。iperf3 -c 127.0.0.1 会向服务器发送数据包，服务器接收这些包并进行统计。客户端也会统计发送的数据量和时间，最终报告发送端的吞吐量。
客户端和服务器之间建立 TCP 连接（默认）。客户端以尽可能快的速度向服务器发送数据，服务器接收并记录数据量。双方都记录开始和结束时间。通过传输的数据量除以传输时间，即可计算出吞吐量。
在qemu内运行的starry-next同理，因为qemu与主机是通过NAT。在 qemu 虚拟机内部运行的 starry-next（假设它也包含 iperf3 客户端或服务器）与主机之间的网络通信，会经过 qemu 的网络虚拟化层。
当 qemu 使用 NAT（网络地址转换）模式时，虚拟机拥有一个私有 IP 地址，它通过主机的 IP 地址访问外部网络。对于虚拟机来说，主机看起来像一个路由器。
场景 : qemu 内的 iperf3 客户端连接到主机上的 iperf3 服务器。
qemu 虚拟机内的 iperf3 -c <主机IP地址>。
数据流：qemu 客户端 -> qemu 虚拟网卡 -> qemu NAT 转换 -> 主机物理网卡 -> 主机 iperf3 服务器。
这种测试测量的是虚拟机到主机之间的网络性能，包括 qemu NAT 层的开销。
无论哪种场景，iperf3 的基本客户端-服务器通信原理不变。qemu 的 NAT 模式只是在网络路径中增加了一个虚拟化的层，iperf3 测量的是经过这个虚拟化层后的实际吞吐量。
关键设计点：
处理程序中断信号（如 Ctrl+C）的机制。它使用了 signal 和 setjmp/longjmp 组合来实现非局部跳转，以便在接收到中断信号时能够优雅地退出并报告结果。

iperf_catch_sigend 函数

void
iperf_catch_sigend(void (*handler)(int))
{
#ifdef SIGINT
    signal(SIGINT, handler);
#endif
#ifdef SIGTERM
    signal(SIGTERM, handler);
#endif
#ifdef SIGHUP
    signal(SIGHUP, handler);
#endif
}

这段代码将 sigend_handler 函数注册为 SIGINT, SIGTERM, SIGHUP 这三个信号的处理函数。这意味着当程序接收到这些信号中的任何一个时，sigend_handler 函数就会被调用。

信号处理的设置和跳转点
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iperf_catch_sigend(sigend_handler); // 注册信号处理函数
if (setjmp(sigend_jmp_buf)){ // 设置跳转点
printf("caught SIGEND\n");
iperf_got_sigend(test);
}
- if (setjmp(sigend_jmp_buf))：这是 setjmp/longjmp 机制的关键。
- setjmp(sigend_jmp_buf)：
  第一次调用时（正常执行流程）：它会保存当前程序的执行上下文到sigend_jmp_buf 中，并返回 0。因此，if (setjmp(...))条件为假，程序会继续执行 if 语句块后面的代码。
- 当 longjmp被调用时（从信号处理函数中）：longjmp 会使用 sigend_jmp_buf中保存的上下文，使程序“跳回”到 setjmp 被调用的位置。此时，setjmp 会返回longjmp 传递的非零值（这里是 1）。因此，if (setjmp(...))条件为真，if 语句块内的代码会被执行。
sigend_handler 函数
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static jmp_buf sigend_jmp_buf; // 用于存储跳转上下文的缓冲区
static void __attribute__ ((noreturn))
sigend_handler(int sig)
{
longjmp(sigend_jmp_buf, 1);
}
- 这是实际的信号处理函数。
  __attribute__ ((noreturn))：这是一个 GCC 扩展属性，告诉编译器这个函数不会返回（即它会通过 longjmp 跳转出去，而不是正常返回）。这有助于编译器进行优化，并避免一些警告。
  longjmp(sigend_jmp_buf, 1);：这是核心操作。当SIGINT、SIGTERM 或 SIGHUP 信号被捕获时，这个函数会被调用，然后它会执行longjmp。
- longjmp 会将程序的执行流从当前位置（信号处理函数内部）直接跳转到 setjmp(sigend_jmp_buf)所在的位置。
iperf_got_sigend 函数
- 捕获到中断信号后，实际执行清理、报告和退出的函数
这段代码实现了一个健壮的信号处理机制，确保 iperf3 在接收到中断信号（如 Ctrl+C）时，能够：
1. 立即停止当前的数据传输。
2. 收集并报告截至中断时的所有统计数据。
3. 通过控制连接通知另一端的 iperf3 进程，以便对方也能感知到测试的结束并进行相应的处理。
4. 最终优雅地退出程序。

rcore-os Blog

2025春夏开源操作系统训练营四阶段总结报告-Wanderlust

序言

任务1 完成`arceos-org/oscamp`对`aarch64`架构的支持

任务2 为`starry-next`适配`iperf`

处理程序中断信号（如 `Ctrl+C`）的机制。它使用了 `signal` 和 `setjmp/longjmp` 组合来实现非局部跳转，以便在接收到中断信号时能够优雅地退出并报告结果。

信号处理的设置和跳转点

`sigend_handler` 函数

`iperf_got_sigend` 函数

适配成功：

序言

任务1 完成arceos-org/oscamp对aarch64架构的支持

任务2 为starry-next适配iperf

处理程序中断信号（如 Ctrl+C）的机制。它使用了 signal 和 setjmp/longjmp 组合来实现非局部跳转，以便在接收到中断信号时能够优雅地退出并报告结果。

信号处理的设置和跳转点

sigend_handler 函数

iperf_got_sigend 函数

适配成功：

任务1 完成`arceos-org/oscamp`对`aarch64`架构的支持

任务2 为`starry-next`适配`iperf`

处理程序中断信号（如 `Ctrl+C`）的机制。它使用了 `signal` 和 `setjmp/longjmp` 组合来实现非局部跳转，以便在接收到中断信号时能够优雅地退出并报告结果。

`sigend_handler` 函数

`iperf_got_sigend` 函数