new:第三阶段总结报告-zerich

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+title: 2024秋冬季开源操作系统训练营第三阶段总结报告-zerich
+date: 2024-12-05 21:27:01
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+    - author:zerich
+    - repo:(https://github.com/origin76/oscamp)
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+第三阶段和第二阶段相比明显更加**基础**，虽然有一些第二阶段涉及过的内容，例如任务切换，地址空间等等，但是第三阶段重点在于ArceOS和组件化操作系统，强调了如何从裸机（或者qemu）上通过各层模块的调用实现一个完整的操作系统。
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+## Unikernel
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+第一周的课程围绕着unikernel展开，讲解了使用各个组件来实现一个unikernel。包括内存分配，地址空间，任务与运行队列，调度，块设备驱动和文件系统。
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+以实验1为例，要求修改println的输出颜色。
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+不难发现println!基于ulib调用arceos_api,实现输出流调用抽象层axhal中的console::write_bytes进行不同platform的putchar()来操作sbi。所以在ulib处或者axhal处使用ANSI escape codes都可以起到目标的效果，并且在ulib处只作用于println!,而在axhal处作用于启动后的所有输出。
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+tour2同理，找到调用的modules/axalloc模块，发现其cargo.toml默认为未实现的lab，进行修改即可。
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+就这样，我们通过config，可以在rust便捷构建unikernel组件。接着的课程继续处理调度，总线，文件系统等来构建一个完整的unikernel。
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+## Monolithic
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+接下来的课程带领我们从unikernel跨到宏内核，主要任务在于用户空间和内核空间的切换。
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+从Unikernel基础到目标最小化宏内核需要完成的增量工作：
+1. 用户地址空间的创建和区域映射
+2. 在异常中断响应的基础上增加系统调用
+3. 复用Unikernel原来的调度机制，针对宏内核扩展Task属性
+4. 在内核与用户两个特权级之间的切换机制
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+我了解了riscv下进入用户态的伪造现场机制，剩下的内容就是处理好用户态的地址空间，实现musl工具链。
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+这部分很有意思的内容有一个关于异构内核的讨论，也就是说实现异构内核的Task结构体来记录任务信息，但是在异构核上不同的task需要记录的信息是不一样的。
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+如果在task结构体上直接通过编译选项控制的话，不利于扩展性，使用基础属性和额外属性的关联索引则需要查找开销，所以引入类似TLS的指针扩展机制是一个折中的方案。
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+## Hypervisor
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+第三周的内容就是关于RISCV的虚拟化了，虽然在之前了解过虚拟化的大致原理，但是深入了解RISCV硬件支持的hs和vs寄存器组和sv39的页表扩展，仍然感到这样的设计之精妙。
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+课程详细讲解了hyperv上抽象的VCPU结构体和如何实现VM_entry,VM_exit，接下来再介绍包括透传，中断等其他事项的处理。
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+## End
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+受限于课业忙碌，笔者并没有对挑战任务做出贡献，也缺少对arceos的深入了解，但是课程提纲挈领的讲解令我收获良多。