前言

本人没有 408 基础，之前仅仅是有过 CRUD 的经验，但是对各种底层很感兴趣，最近考试结束正好有时间参加训练营。索性接受了大佬的邀约（毕竟以后也是要做的）。

第一阶段

凭着已有的rust知识速通了，都是基础填空题没啥好说的。

第二阶段

应用填空题，多看几遍就会了，没什么工作量，主要是看。详细报告见二阶段仓库。
https://github.com/LearningOS/2025s-rcore-Vinci-hit

第三阶段

主要感觉还是重在看，只要多看几遍就知道怎么做了，而且有提示，还是填空题。

第一题要求实现HashMap，只需要实现一个HashMap即可，有些坑会自动出现。

第二题要求实现内存分配算法，但其实都已经实现好了只需要学会看懂后调用api即可。

之后的每一题几乎都是只要看懂了会调用api就可以了，代码量都很少。

第一阶段：Rustling 与 Rust 基础练习

这个阶段我主要进行了 Rustling 题目的练习和 Rust 编程语言的基础训练。因为我本身有一定编程基础，所以整体难度对我来说并不高，主要是为了熟悉 Rust 的语言风格和核心概念，比如所有权、借用、模式匹配等。为后面更深入的系统开发打下了语言基础。

第二阶段：操作系统内核功能实现

到了第二阶段，框架已经搭建好，任务主要是完成其中某些具体功能模块的实现。虽然刚开始面对内核设计和系统调用这样的内容有些抽象，但随着理解的深入，实际的编码和调试也渐渐变得顺利起来。
具体详情见：https://github.com/LearningOS/2025s-rcore-Tecto-Wang

第三阶段：借助资料进行模块化理解

第三阶段的学习方式更为系统。我通过 PPT 和视频资料来逐步学习实现细节，并通过留空的方式聚焦于具体模块的实现。这样的方式可以集中注意力专注于每一个点，然后再逐渐拼凑出整个系统的全貌。相比第二阶段，这种学习方式更轻松、更具条理，也帮助我对整个系统架构的整体理解。

个人碎碎念

了解到rCore训练营是一位大佬拉我一起参加的，之前没有参加过类似的训练营，没有学习过rust，对os的理解也只停留在408里面片面的os（实际做下来跟应试学习的完全是两个东西）。回想起来当时在做之前应该先去看一下除提供的文档之外的os知识，很多时候也缺少走读代码和理解代码的能力，拖团队后腿了。
通过这次训练营，意识到自己很菜，一开始还是蛮焦虑的（虽然现在也是），跟不上大家，后来焦虑多了也在心态上有一些变化，开始慢慢走读现有的代码，结合训练营提供的资料一步一步理解任务，再根据自己的理解完成任务，不懂的就在团队的小群上问群友，也是比较艰辛的把三个阶段给完成了。
也是感谢几位群友，在我拖后腿的时候都会比较耐心的等我慢慢做，本来队伍还打算拿优胜队长的奖励的hhh。

第一阶段

由于是第一次接触rust，之前只接触过java，写起来非常割裂，并且在一些java可以的地方，rust是禁止的，就比如在类型检查上。rust的match以及一些闭包函数是蛮好用的（这里也要小小的吐槽一下rust实现链表太麻烦了。

第二阶段

这个阶段主要是了解系统内核，学习rCore指导书并且完成五个实验，这个阶段有大半时间都处在焦虑状态，没有好好的理解指导书和代码内容，结果就是一些实验需要靠群友帮助才能完成。但还是学习到了os底层的运作方式，多任务系统，虚拟地址空间映射，进程的管理调度，文件系统，锁的实现。印象最深的就是在写sys_linkat的时候由于没有走读理解现有的代码，愣是卡了一周才完成。

第三阶段

这个阶段原以为是在阶段二的基础上继续添加完善os系统，结果并不是，有一些实验写下来感觉不如阶段二，不过正因为这个阶段没有那么难，算是比较顺利的在预期时间就做完了，这个阶段开始慢慢的看懂框架代码，随后根据提示完成任务，算是进步比较大的阶段，还需要持续学习，接下来打算试试参加阶段四，拿一个结营证书，同时要好好反思自己，努力学习提升代码能力和计算机基础。

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

lab1

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：

1. 带颜色的输出
2. 手写一个 HashMap
3. 实现 bump 内存分配算法
4. 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：

1. 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：

1. 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。

rcore第二阶段

rcore的五个实验，捋清楚代码，就比较好做。这是我第一次捋这么多代码量的项目，学到了很多。以下几点是我理解并做出实验的心得。

1. 不需要全部细节搞懂。理解调用过程并不需要关注所有细节。
2. 先提出问题，再去找答案。可以用gpt辅助提问题。
3. debug其实后面用的都少了，多用log。
4. 关注层次，有些理解不了就是站的角度不对，从内核视角看，从用户视角看，从文件系统各个层次看，等等，可以切换视角来整体性的把握代码。
5. 有些是代码写出来是方便查看，但并不一定有啥功能上的作用。所以有些地方不用太纠结。
6. 画图！只要你能画出内存、追踪寄存器、理解调用过程，那其实内核没啥难的，每一步都是可以追踪的。多画图让自己可视化的把握这整个过程。尤其是ch8那个死锁算法，我自己画图，把整个过程都画一遍，案例自己走了一遍，那就很清晰了。
7. 读代码不要线性读过去。可以让gpt梳理流程再读。同时可以一个变量一个变量追踪，上来全部看会云里雾里的。
8. 个人感觉makefile和一些rust嵌入式可以搜索b站相关资料学习一下。有这两个基本技能就能先对内核代码是怎么生成的、为啥是内核、怎么写的，有个框架性的把握。
9. 不需要让自己了解很多前置知识才能开始，盯着具体问题去思考补啥知识。
10. 对于每个题目，印象最深的就是多体会案例吧，毕竟是练习用的，很多情况不考虑的。
11. 文档第一遍应该是略看，大概知道一下知识，最重要的是自己捋代码。
12. 印象最深的是死锁那里，没有drop导致多重借用了。

arceos第三阶段

1. 一开始不理解feature怎么传递的，感觉搞不懂了，心态爆炸。但是往后做就理解了，em所以前期真的不用纠结太多我觉得。
2. arceos这里在toml里面一堆文档阿，先看这个会有更宏观的把握。
3. 最难的感觉就是开始，了解了re-export这个机制，重新认识了一下rust的项目管理，之后就没啥了。
4. 这里印象最深的是文件系统和对齐，前者再让我体会了lsp机制不完善吧，然后通过条件编译管理以达到组件化的效果也是学到了，我看大多数都会有一个接口或者一个默认的实现，然后再用条件编译来管理不同的实现，估计第四阶段会进一步用到吧。

这是rcore训练营前三个阶段的总结报告。

做实验的过程中有写一些笔记，不过是写给自己看的，行文有些杂乱：rcore-notes，arceos-notes。

在群里看到有人分享rcore训练营的消息，然后在rcore开营启动会那天加入了进来。对os的很多概念一直只能靠想象，没有代码级的理解，通过这次训练营，学到了非常非常多。以前尝试去看过《一个64位操作系统的设计与实现》这本书，但是这本书并无过多讲解，并不适合入门os代码，读不动。现在有了训练营的基础，后面有时间再试试。

训练营的内容大部分时间是读代码，完成练习所需写的代码量并不大。训练营准备了详尽的文档与指导书，并已经准备好了构建脚本，能非常顺利地上手开始学习os。

此外，这次训练营学习还连带着学习了rust，之前听说过rust和其它语言在思维上有些不同，不过实际接触下来感觉还好，还是和c++很相似的，只是有个所有权的机制很特别。rust吸收并处理了c++的一些好的概念与不足(移动语义，没有包管理器等等)，有Cargo这一点比c++方便多了。

第一阶段

学习rust基础，做rustlings的练习。

这个比较基础，我是看了下rust的菜鸟教程学rust，然后做的过程中不知道的问chatgpt就行。

第二阶段

学习rcore指导书并完成5个实验。

rcore指导书的质量非常高，前几章基础的代码需要仔细阅读理解，这样就能知道基础的执行流程。

前面的章节把一些代码(比如那几个汇编写的函数)交给chatgpt解读非常方便。后面的章节效果要差一些，有些主要起个提示作用。

第三阶段

学习arceos并完成6个练习。

原本以为第三阶段是第二阶段的递进，会去学习M态的rustabi什么的，但是实际第三阶段的arceos是和rcore指导书平级的，相当于是另一种设计思路下实现的os。

有了第二阶段rcore指导书的基础，第三阶段问题不大。

总结

训练营的质量非常高，特别是考虑到了对学生的教学，文档和工程都很齐全，rcore指导书的质量非常高。学习到了很多。

感谢清华大学的老师们开放的课程，以及助教，群友等的答疑。

一阶段

总结

第一阶段主要是rustling，只需要应用Rust本身的设计理念来满足测试要求。整体难度不大，理解起来也比较顺利。

难点

相比于语言本身，算法部分的挑战更大。虽然按照要求可以找到相应算法的描述，照着实现基本能完成任务，但有两个方面：

1. 同类算法的取舍：平均复杂度同为O(n)的两种算法，在同一实际场景中的表现不同，我并不了解这些算法的最佳适用区间。
2. 不同实现的差异：同一个算法，采用不同的数据结构实现，所需的时间和空间开销也会不同。

   二阶段

   总结

   第二阶段主要是对操作系统的认识。每个实验大致分为三步：
3. 阅读相关材料，了解操作系统的相关知识；
4. 梳理实验中涉及的类与函数的层级结构及其功能；
5. 编写实验代码，完成具体实现。
   整体过程也比较顺利。

   难点

   二阶段对文件相关内容印象最深，文件系统这个从纯指针一步一步抽象到文件的过程，通过多个层级的抽象来提供简单的交互，通过各种锁和标记来管理权限和控制并发，让我对C的便利性、内存管理有了更深刻的理解。

   三阶段

   总结

   三阶段有些难度，主要侧重于基于unikernel的模块化内核，不像二阶段那样深入去看代码，这就导致有些实验，虽然我知道应该怎么做，但是不知道我需要的函数在哪里，这也跟vscode工具不熟练有关；有的实验，我虽然知道怎么做，但是实现的位置不对，导致与其他实验冲突。

   难点

6. 在rename里，由于入口时fs.root.rename，而在dirnode里只能通过parent查找父节点，通过children查找子节点，造成了根节点的识别与文件查找的差异，之后再看到rename的标注，仅能在同一mountpoint的文件系统内使用，才明白实验的ramfs就是在/tmp下，就是这么设计的。
7. 挑战题没有过线，tlsf实现后达到162。本来的计划是先实现一次tlsf，再优化。但是tlsf实现的工程量超出预期，本身的代码量就有很多，还有很多debug用的log和test，应该是我抽象的层级不够。

   未尽

8. 找到更好的代码分析方法，更好地梳理函数调用
9. 使用debug mode，目前都是通过log调试
10. 完成挑战题，重新设计一个内存分配方法
11. 最后两个视频未完成

偶然有天看到 Rust 中文社区的公众号转发了一个开源 OS 训练营的消息，点进去一看原来是 rCore，早就听过 rCore 这个项目，但一直没来得及学习，自己也对 Rust 在嵌入式开发和内核中的应用很感兴趣，于是转发到群里忽悠了几个朋友一起组团参加

2025春夏季开源操作系统训练营学习总结

2025春夏季我参加了开源操作系统训练营，前三阶段主要是学习了rust语言，并在其两个项目rCore和arceOS中进行实践，下面是我的学习总结。