diff --git a/source/_posts/blog-hehepig166.md b/source/_posts/blog-hehepig166.md new file mode 100644 index 00000000000..4b877411685 --- /dev/null +++ b/source/_posts/blog-hehepig166.md @@ -0,0 +1,592 @@ +--- +title: blog-hehepig166 +date: 2024-04-25 10:19:26 +tags: + - author: hehepig166 +mathjax: true +--- + + + +# 2024 春夏季训练营记录 + +## 说明 + +本文为训练营的每日实践记录索引，主要为按日期较随意地写下每天的记录与想法。 + +同时还包含对其他资料、笔记的索引。 + +更详细的记录在 github 仓库里 https://github.com/hehepig166/2024-OS-camp-notes + + + +## 工具与资料 + +训练营社区 https://opencamp.cn/os2edu/camp/2024spring/ + +Github LearningOS https://github.com/Learningos + +Open-Source OS Training Comp 2024 https://github.com/LearningOS/rust-based-os-comp2024 + +* Rust 学习 + * The Rust Programming Language https://doc.rust-lang.org/book/index.html + * Rust By Example https://doc.rust-lang.org/rust-by-example/index.html + * ChatGPT https://chat.openai.com/ + * rustlings https://github.com/rust-lang/rustlings + * 中文视频（参考 The Rust Programming Language） https://www.bilibili.com/video/BV1hp4y1k7SV + * 其实不妨试试在 LeetCode 上用 Rust 写题熟悉语法与性能更高的写法 + * The Little Book of Rust Macros https://veykril.github.io/tlborm/ + +* 实验指导书 + * https://rcore-os.cn/arceos-tutorial-book/ch01-02.html + * https://rcore-os.cn/rCore-Tutorial-Book-v3/index.html + * https://learningos.cn/rCore-Tutorial-Guide-2024S/0setup-devel-env.html + + + +## 日历 + +| 一 | 二 | 三 | 四 | 五 | 六 | 日 | +| :------------------------- | --------------- | --------------- | --------------- | --------------- | --------------- | ---------------------- | +| 04-01 | 04-02 | 04-03 | 04-04 | 04-05 | 04-06 | [04-07](#04-07) (开营) | +| [04-08](#04-08) (第一阶段) | [04-09](#04-09) | [04-10](#04-10) | [04-11](#04-11) | [04-12](#04-12) | [04-13](#04-13) | [04-14](#04-14) | +| 04-15 | [04-16](#04-16) | [04-17](#04-17) | 04-18 | 04-19 | 04-20 | [04-21](#04-21) | +| [04-22](#04-22) | [04-23](#04-23) | | | | | | +| | | | | | | | +| | | | | | | | +| | | | | | | | +| | | | | | | | +| | | | | | | | + + + +## 04-07 + +>群公告 +>欢迎大家加入春夏季操作系统训练营！ +>4月7日正式开营，已报名的同学请及时学习导学视频内容！ +>网址:https://opencamp.cn/os2edu/camp/2024spring/stage/0?tab=video +> +>在训练营常见问题Q&A文档https://docs.qq.com/doc/DY3VMc0tOc29KTWZ5 中，对于本期训练营有一些基本问题的介绍，也可以在群里询问 +> +>2024春夏季训练营启动仪式回放 +>录制文件：https://meeting.tencent.com/v2/cloud-record/share?id=95ecb9c0-64f2-4934-a671-78474f735af2&from=3&record_type=2 +>密码：0407 + +* 开营仪式 + + * rustlings -> Rust 学习 + + * rcore -> Rust 重写内核实验 + + * ArceOS -> 组件化 OS 项目 + +之前几周已经开始学习 Rust，做了 rust-lang 下的 rustlings + +rust-lang::rustlings https://github.com/rust-lang/rustlings + +我的解答与极其简陋随性的学习日志 https://github.com/hehepig166/my-solution-to-rustlings + +（主要是 Rust 资料实在是太多了，我就只写一点关键词提一下记忆即可） + +配置了一下 wsl + + + +## 04-08 + +>@所有人  各位同学，第一阶段“Rust编程语言 & Rustlings答疑”第一次课程将于今晚8点开始，今晚的主要内容为Rustlings练习入门、基本数据类型，slice类型，所有权等，总共一个课时，请大家预留时间，按时进入课堂！！ +> +>上课方式：点击 https://opencamp.cn/os2edu/camp/2024spring/stage/1 链接，签到并进入课堂进行直播上课 + +https://learningos.cn/rust-rustlings-2024-spring-ranking/ + +https://github.com/LearningOS/rust-rustlings-2024-spring-hehepig166 + +使用 ssh 链接 clone，用 ssh 鉴权 + +wsl2 /mnt/ 下 rustlings 更新编译可能会出问题，开发最好不要在 /mnt 目录下操作 + +* 第一阶段 + * [2024春夏季OS训练营--rustling训练] + * 要求：**必须完成** 。（大部分其实和 rust-lang 里的 rustlings 一样，多了 algorithm 章节以及 test 章节中的一些练习） + * （Option）[32 Rust Quizes](https://dtolnay.github.io/rust-quiz/1) + * 要求：小练习全部通过。（**非必须完成**） + * （Option）[exercisms.io 快速练习(88+道题目的中文详细描述)](http://llever.com/exercism-rust-zh/index.html) + * 要求：大部分练习会做或能读懂。（**非必须完成**） + * https://exercism.org/ + +module 的 pub 关键字只往上 pub 一层 + +```rust +mod delicious_snacks { + // TODO: Fix these use statements + pub use self::fruits::PEAR as fruit; + pub use self::veggies::CUCUMBER as veggie; + + mod fruits { + pub const PEAR: &'static str = "Pear"; + pub const APPLE: &'static str = "Apple"; + } + + mod veggies { + pub const CUCUMBER: &'static str = "Cucumber"; + pub const CARROT: &'static str = "Carrot"; + } +} + +fn main() { + println!( + "favorite snacks: {} and {}", + delicious_snacks::fruit, + delicious_snacks::veggie + ); + + // let a = delicious_snacks::fruits::PEAR; // 无法访问 + let b = delicious_snacks::fruit; // 可以访问 +} +``` + + + +## 04-09 + +`std::f64::NAN` + +Rust 中两个 `NAN` 是不相等的，要判断一个浮点数是不是 `NAN`，可以用 `.is_nan()` 函数来判断。 + +完成了 rust-lang 里的 rustlings。 + +>在 Rust 中，`?` 是一个简便的错误处理操作符，通常用于简化对 `Result` 或 `Option` 类型的值进行处理的代码。它的作用是在操作成功时返回成功的结果，如果遇到错误则将错误提早返回。 +> +>在函数中使用 `?` 时，该函数的返回类型必须是 `Result` 或 `Option`。如果表达式的结果是 `Ok`（对于 `Result` 类型）或 `Some`（对于 `Option` 类型），则 `?` 会将其中的值提取出来并返回；如果结果是 `Err` 或 `None`，则整个函数会提前返回并将 `Err` 或 `None` 作为整个函数的返回值。 + + + +## 04-10 + +>@所有人 各位同学，第一阶段“Rust编程语言 & Rustlings答疑”第二次课程将于今晚8点开始，今晚的主要内容为Rustlings答疑，总共一个课时，请大家预留时间，按时进入课堂！！ +> +>上课方式：点击 https://opencamp.cn/os2edu/camp/2024spring/stage/1 链接，签到并进入课堂进行直播上课。 +> +>如果同学们有什么问题也可以在问题收集页面https://docs.qq.com/doc/DSXFzRkdodExxQUVO给老师提一下哦～ + +rustlings test 章节 + +* 条件编译 + +`#[cfg()]` + +>`cfg()` 可以接受一些不同的条件，用于控制编译时的行为。这些条件可以是 Rust 编译器理解的一些特定标识符，也可以是自定义的条件。下面是一些常见的 `cfg()` 条件： +> +>- `target_os`: 目标操作系统，如 `"windows"`, `"linux"`, `"macos"` 等。 +>- `target_arch`: 目标架构，如 `"x86"`, `"x86_64"`, `"arm"` 等。 +>- `target_env`: 目标环境，如 `"gnu"`, `"msvc"`, `"musl"` 等。 +>- `target_pointer_width`: 目标指针宽度，如 `"32"`, `"64"` 等。 +>- `feature`: 启用的特性，如 `"myfeature"`。 +>- `any()`: 如果任一条件为真则为真，语法为 `cfg(any(condition1, condition2, ...))`。 +>- `all()`: 如果所有条件为真则为真，语法为 `cfg(all(condition1, condition2, ...))`。 +>- `not()`: 取反，语法为 `cfg(not(condition))`。 +>- 自定义条件：你可以在 `build.rs` 或者 `Cargo.toml` 中定义自己的条件，然后在 `cfg()` 中使用。 +> +>这些条件可以根据实际需要组合使用，以便根据不同的情况编译不同的代码。 + +* 外部链接 FFI(Foreign Function Interface) + +`extern` + +这段代码指定 `my_demo_function` 与 `my_demo_function_alias` 从符号表中找名字为`my_demo_function`的函数链接。 + +而在 `Foo::my_demo_function` 中又指定了 `#[no_mangle]` ，即在编译后的目标文件中的符号名称可见并保持不变，被上面两个 extern 找到并使用。 + +注意这里利用这个东西，使这个函数的的 private 属性失效了。 FFI + +```rust +// tests9.rs + + +extern "Rust" { + + #[link_name = "my_demo_function"] + fn my_demo_function(a: u32) -> u32; + + #[link_name = "my_demo_function"] + fn my_demo_function_alias(a: u32) -> u32; +} + +mod Foo { + // No `extern` equals `extern "Rust"`. + #[no_mangle] + fn my_demo_function(a: u32) -> u32 { + a + } +} + +#[cfg(test)] +mod tests { + use super::*; + + #[test] + fn test_success() { + // The externally imported functions are UNSAFE by default + // because of untrusted source of other languages. You may + // wrap them in safe Rust APIs to ease the burden of callers. + // + // SAFETY: We know those functions are aliases of a safe + // Rust function. + unsafe { + my_demo_function(123); + my_demo_function_alias(456); + } + } +} + +``` + +* 分析 traits + + parse() 返回一个 Result 类型的东西，然后 ? 操作符对它进行处理，要是是 i64，就传给 x 然后正常继续，要是是 Err 就提前结束当前 main() ，调用 from 方法把 Err 自动转成 Box 作为 main 的返回结果？ + +traits 类似 C++ 中的虚基类和虚函数 + +```rust +fn main() -> Result<(), Box> { + let pretend_user_input = "42"; + let x: i64 = pretend_user_input.parse()?; + println!("output={:?}", PositiveNonzeroInteger::new(x)?); + Ok(()) +} +``` + +* algorithm + +区别 `ref mut root` 和 `mut &root` + + + +## 04-11 + +rustlings algorithm5 bfs, algorithm6 dfs + +"闭包" + + + +## 04-12 + +>@所有人 各位同学，第一阶段“Rust编程语言 & Rustlings答疑”第三次课程将于今晚8点开始，今晚的主要内容为crate，option，trait和泛型及生命周期，总共一个课时，请大家预留时间，按时进入课堂！！ +> +>上课方式：点击 https://opencamp.cn/os2edu/camp/2024spring/stage/1 链接，签到并进入课堂进行直播上课。 +> +>如果同学们有什么问题也可以在问题收集页面https://docs.qq.com/doc/DSXFzRkdodExxQUVO给老师提一下哦 + +rustlings algorithm7,8 stack, algorithm9 heap, algorithm10 graph + +rustlings 完成了 + +继续学习rust生命周期 + +表达式 vs. 语句 + +super:: + +泛型, trait, 生命周期 + +trait 作为参数，可以指定多个trait + +```rust +// 以下两个代码作用相同 + +pub fn notify(item: &impl Summary) { // item 为包含了Summary trait的一个引用 + println!("Breaking news! {}", item.summarize()); +} + +pub fn notify(item: T) { // item 为包含了Summary trait的一个引用 + println!("Breaking news! {}", item.summarize()); +} + +// 多个 trait +pub fn notify(item: &(impl Summary + Display)); +pub fn notify(item: &T); + +// where +// 以下两个代码效果相同 +fn fun(t: &U, u: &U) -> i32 {} + +fn fun(t: &T, u: &U) -> i32 +where + T:Display + Clone, + U: Clone + Debug, +{ + +} +``` + +引用的生命周期 + +做一做 rust quiz + + + +## 04-13 + +使用工具 rustfmt 可以自动将代码格式化。有助于分析代码。 + +代码分析 + +```rust +macro_rules! m { + ($($s:stmt)*) => { + $( + { stringify!($s); 1 } + )<<* + }; +} + +fn main() { + print!( + "{}{}{}", + m! { return || true }, + m! { (return) || true }, + m! { {return} || true }, + ); +} +``` + +这个是纯秀语法，没实际意义。 + +上面定义了一个宏规则 `m`。 + + `$()*` 代表匹配一个或多个。 + +`$s:stmt `代表 s 是一个 statement。 + +` => {}` 表示匹配到模式后要展开成的代码块规则。 + +`$()<<*` 表示对每个 statement 得到的代码块用 `<<` 连接。 + +关键在于分析三行代码中各自有几个 statement。 + +第一个 `return || true`，是一个返回闭包 `|| true` 的 return 语句。 + +第二个 `(return) || true`，是一个逻辑或语句。（虽然过不了编译，但是后面是转成字符串所以没事）。 + +第三个 `{return} || true` 是两个语句，一个是 `{return}` 语句块，另一个是 `|| true` 闭包。 + +展开后，我的理解是这样： + +```rust +fn main() { + print!( + "{}{}{}", + { "return || true"; 1 }, + { "(return) || true"; 1 }, + { "{return}"; 1 }<<{ "|| true"; 1 }, + ) +} +``` + + + + + +## 04-14 + +继续看看 rust quiz + + + +## 04-16 + +去看了吉卜力展 + + + +## 04-17 + +rust quiz + +rcore 实验一 + +学习：Rust 生命周期 + +* 无界生命周期 unsafe + +* 生命周期约束 HRTB + + * `'a: 'b` 表示 `'a` 至少活得跟 `'b` 一样久 + + * `T: 'a` 类型 `T` 必须比 `'a` 活得久 + +* 生命周期与子类型 + + * 子类型至少比父类型大 + +* 引用的生命周期：从借用处开始，直到最后一次使用的地方 + +* reborrow + + * ```rust + let mut p = Point {x: 0, y: 0}; + let r = &mut p; + let rr: &Point = &*r; + ``` + + * + + + + +## 04-21 + +rCore ch1 应用程序与基本执行环境 + +https://learningos.cn/rCore-Tutorial-Guide-2024S/chapter1/0intro.html + +* 一些工具 + + * file + + * rust-readobj + + * rust-objdump + +* RustSBI + + * >SBI 是 RISC-V 的一种底层规范，RustSBI 是它的一种实现。 操作系统内核与 RustSBI 的关系有点像应用与操作系统内核的关系，后者向前者提供一定的服务。只是SBI提供的服务很少， 比如关机，显示字符串等。 + +* rust 语法 + + * println 宏 + + + +## 04-22 + +rCore ch2 批处理系统 + +https://learningos.cn/rCore-Tutorial-Guide-2024S/chapter2/index.html + +* 内存布局 + + * 起始物理地址 `0x80400000` + +* 系统调用 + + * write, exit + +* 批处理系统 + + * 应用程序链接到内核 + + * 找到、加载应用程序二进制文件 + + * `AppManager` + + * `load_app()` + + * ```rust + unsafe fn load_app(&self, app_id: usize) { + if app_id >= self.num_app { + println!("All applications completed!"); + use crate::board::QEMUExit; + crate::board::QEMU_EXIT_HANDLE.exit_success(); + } + println!("[kernel] Loading app_{}", app_id); + // clear app area + core::slice::from_raw_parts_mut(APP_BASE_ADDRESS as *mut u8, APP_SIZE_LIMIT).fill(0); + let app_src = core::slice::from_raw_parts( + self.app_start[app_id] as *const u8, + self.app_start[app_id + 1] - self.app_start[app_id], + ); + let app_dst = core::slice::from_raw_parts_mut(APP_BASE_ADDRESS as *mut u8, app_src.len()); + app_dst.copy_from_slice(app_src); + // Memory fence about fetching the instruction memory + // It is guaranteed that a subsequent instruction fetch must + // observes all previous writes to the instruction memory. + // Therefore, fence.i must be executed after we have loaded + // the code of the next app into the instruction memory. + // See also: riscv non-priv spec chapter 3, 'Zifencei' extension. + asm!("fence.i"); + } + ``` + + * >清空内存前，我们插入了一条奇怪的汇编指令 `fence.i` ，它是用来清理 i-cache 的。 我们知道， 缓存又分成 **数据缓存** (d-cache) 和 **指令缓存** (i-cache) 两部分，分别在 CPU 访存和取指的时候使用。 通常情况下， CPU 会认为程序的代码段不会发生变化，因此 i-cache 是一种只读缓存。 但在这里，我们会修改会被 CPU 取指的内存区域，使得 i-cache 中含有与内存不一致的内容， 必须使用 `fence.i` 指令手动清空 i-cache ，让里面所有的内容全部失效， 才能够保证程序执行正确性。 + +* 特权级切换 + + * 硬件机制 + * U/S 特权级 + * 相关 CSR + * sstatus + * spec + * scause + * stval + * stvec + * 用户栈、内核栈 + * trap 管理 + + + +* 荣誉准则 + +>1. 在完成本次实验的过程（含此前学习的过程）中，我曾分别与 **以下各位** 就（与本次实验相关的）以下方面做过交流，还在代码中对应的位置以注释形式记录了具体的交流对象及内容： +> +> > *《你交流的对象说明》* +> +>2. 此外，我也参考了 **以下资料** ，还在代码中对应的位置以注释形式记录了具体的参考来源及内容： +> +> > *《你参考的资料说明》* +> +>3. 我独立完成了本次实验除以上方面之外的所有工作，包括代码与文档。 我清楚地知道，从以上方面获得的信息在一定程度上降低了实验难度，可能会影响起评分。 +> +>4. 我从未使用过他人的代码，不管是原封不动地复制，还是经过了某些等价转换。 我未曾也不会向他人（含此后各届同学）复制或公开我的实验代码，我有义务妥善保管好它们。 我提交至本实验的评测系统的代码，均无意于破坏或妨碍任何计算机系统的正常运转。 我清楚地知道，以上情况均为本课程纪律所禁止，若违反，对应的实验成绩将按“-100”分计。 + + + +## 04-23 + +Rust 学习 + +* 闭包（匿名函数） + + * 本质：拥有可能关联上下文的匿名函数体 + + * 允许捕获被定义时所在作用域中的值（不像函数，必须显式传参） + + * ```rust + fn add_one_v1 (x: u32) -> u32 { x+1 } + let add_one_v2 = |x: u32| -> u32 { x+1 }; + let add_one_v3 = |x| { x+1 }; + let add_one_v4 = |x| x+1 ; + ``` + + 后面两个要编译必须使用。 + + * 使用 move 强制获取所有权 + + * Fn trait + + * FnOnce + * FnMut + * Fn + +* 智能指针 + + * Box -> 将值放在堆上而非栈上 + * 针对编译时位置大小的类型 + * 有大量数据并确保数据不被拷贝的情况下转移所有权时 + * 拥有一个值并只关心它的类型是否实现了特定trait而非具体类型时 + * Deref trait + * Rc -> 引用计数 + * 图 + * clone + * 克隆 `Rc` 会增加其引用计数 + * 不可变引用 + * RefCell -> 内部可变性指针 + * Interior mutability + * 该数据结构中使用了 unsafe 代码来模糊 Rust 通常的可变性和借用规则 + * 任意时刻，只能拥有一个可变引用或任意数量的不可变引用之一 + * 引用必须总是有效的 + +* async \ No newline at end of file