练习#

课后练习#

编程题#

* 分别编写基于UNIX System V IPC的管道、共享内存、信号量和消息队列的Linux应用程序，实现进程间的数据交换。
** 分别编写基于UNIX的signal机制的Linux应用程序，实现进程间异步通知。
** 参考rCore Tutorial 中的shell应用程序，在Linux环境下，编写一个简单的shell应用程序，通过管道相关的系统调用，能够支持管道功能。
** 扩展内核，实现共享内存机制。
*** 扩展内核，实现signal机制。

问答题#

* 直接通信和间接通信的本质区别是什么？分别举一个例子。
** 试说明基于UNIX的signal机制，如果在本章内核中实现，请描述其大致设计思路和运行过程。
** 比较在Linux中的无名管道（普通管道）与有名管道（FIFO）的异同。
** 请描述Linux中的无名管道机制的特征和适用场景。
** 请描述Linux中的消息队列机制的特征和适用场景。
** 请描述Linux中的共享内存机制的特征和适用场景。
** 请描述Linux的bash shell中执行与一个程序时，用户敲击 Ctrl+C 后，会产生什么信号（signal），导致什么情况出现。
** 请描述Linux的bash shell中执行与一个程序时，用户敲击 Ctrl+Zombie 后，会产生什么信号（signal），导致什么情况出现。
** 请描述Linux的bash shell中执行 kill -9 2022 这个命令的含义是什么？导致什么情况出现。
** 请指出一种跨计算机的主机间的进程间通信机制。

实验练习#

实验练习包括实践作业和问答作业两部分。

本次难度也就和lab3一样吧

编程作业#

进程通信：邮箱#

这一章我们实现了基于 pipe 的进程间通信，但是看测例就知道了，管道不太自由，我们来实现一套乍一看更靠谱的通信 syscall吧！本节要求实现邮箱机制，以及对应的 syscall。

邮箱说明：每个进程拥有唯一一个邮箱，基于“数据报”收发字节信息，利用环形buffer存储，读写顺序为 FIFO，不记录来源进程。每次读写单位必须为一个报文，如果用于接收的缓冲区长度不够，舍弃超出的部分（截断报文）。为了简单，邮箱中最多拥有16条报文，每条报文最大长度256字节。当邮箱满时，发送邮件（也就是写邮箱）会失败。不考虑读写邮箱的权限，也就是所有进程都能够随意给其他进程的邮箱发报。

mailread:

syscall ID：401

Rust接口: fn mailread(buf: *mut u8, len: usize)

功能：读取一个报文，如果成功返回报文长度.

参数：

buf: 缓冲区头。

len：缓冲区长度。

说明：

len > 256 按 256 处理，len < 队首报文长度且不为0，则截断报文。

len = 0，则不进行读取，如果没有报文读取，返回-1，否则返回0，这是用来测试是否有报文可读。

可能的错误：

邮箱空。

buf 无效。

mailwrite:

syscall ID：402

Rust接口: fn mailwrite(pid: usize, buf: *mut u8, len: usize)

功能：向对应进程邮箱插入一条报文.

参数：

pid: 目标进程id。

buf: 缓冲区头。

len：缓冲区长度。

说明：

len > 256 按 256 处理，

len = 0，则不进行写入，如果邮箱满，返回-1，否则返回0，这是用来测试是否可以发报。

可以向自己的邮箱写入报文。

可能的错误：

邮箱满。

buf 无效。

实验要求#

实现分支：ch6-lab
实验目录要求不变
通过所有测例

在 os 目录下 make run TEST=1 加载所有测例， test_usertest 打包了所有你需要通过的测例，你也可以通过修改这个文件调整本地测试的内容。

你的内核必须前向兼容，能通过前一章的所有测例。

challenge: 支持多核。

问答作业#

举出使用 pipe 的一个实际应用的例子。

共享内存的测例中有如下片段(伪代码)：

int main()
{
    uint64 *A = (void *)0x10000000;
    uint64 *B = (void *)(0x10000000 + 0x1000);
    uint64 len = 0x1000;
    make_shmem(A, B, len); // 将 [A, A + len) [B, B + len) 这两段虚存映射到同一段物理内存
    *A = 0xabab;
    __sync_synchronize();  // 这是什么？
    if(*B != 0xabab) {
        return ERROR;
    }
    printf("OK!");
    return 0;
}

请查阅相关资料，回答 __sync_synchronize 这行代码的作用，如果去掉它可能会导致什么错误？为什么？

实验练习的提交报告要求#

简单总结本次实验与上个实验相比你增加的东西。（控制在5行以内，不要贴代码）
完成问答问题
(optional) 你对本次实验设计及难度的看法。