2024秋冬季开源操作系统训练营三阶段学习总结报告-张宇驰

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+title: 2024秋冬季训练营第三阶段总结-张宇驰
+date: 2024-12-01 10:17:57
+tags:
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+# 组件化内核的意义与概念
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+**基于组件**构造内核的方法，去构造**不同场景**的**各种模式**内核。组件之间单向依赖。
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+与传统设计思路的差异：
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+1. 面向场景和应用需求构建内核
+2. 以统一视角看待各种模式、不同规模的内核
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+组件化内核相对传统构建方式的优势：
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+1. 提高内核开发效率
+2. 降低内核维护难度
+3. 开展基于组件的功能复用和开发协作
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+内核模式：1)App和Kernel均处于S Mode.2)相互可见.3)编译形成一个Image.4)是App也是Kernel
+可以通过组件增量的方式，实现扩展到宏内核与Hypervisor模式。
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+# Unikernel
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+## 学习心得
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+Unikernel令我最惊讶的就是模块化的OS构建方式并通过组件增量的方式组成不同内核模式的OS.
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+## 特点
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+1. 应用与内核处于同一特权级（均为内核态），共享地址空间。Unikernel既是内核又是应用，二者合为一体
+2. 优点: 应用与内核之间没有隔离和切换，简单高效
+3. 缺点: 同样因为没有隔离和切换，所以安全性较低
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+Unikernel框架与构成框架的核心组件是怎么来的？经历的阶段如下：
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+(1) 直接开发一个裸机应用来满足输出Hello的简单需求
+(2) 需求增加，发现可按照通用性和Arch相关实现分层复用
+(3) 引入组件化，降低耦合性、提升复用性定制性灵活性。
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+## 应用的开发
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+面向应用：基于features选择必要组件的最小集合。
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+1. 学习了如何加载和执行外部应用程序
+2. 实现了内核与应用程序的通信机制
+3. 掌握了地址空间分离和切换的技术要点
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+## 课后练习
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+### 练习一
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+在打印宏的定义处，使用ANSI控制颜色即可，我使用的是：`\x1B[34m`和`\x1B[0m`
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+### 练习二
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+我做了两版，一版就是直接引入hashbrown，这是最简单的方法，不过对于alloc和hashbrown中的有一个方法存在的冲突，我没有做处理，默认是让alloc的方法覆盖了hashbrown的。另一个版本是CV了std的实现，然后一点一点的修理，但是我还是觉得第一个更优雅一点。
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+### 练习三
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+我在EarlyAllocator中添加了start, end, b_pos, p_pos, count属性。然后将每一个Trait需要实现的函数实现出来。我发现PageAllocator中的部分函数并没有被使用，有些函数是直接打了unimplement()!的，但是一样能通过测试。
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+### 练习四
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+参数的检查可以直接参考官方函数的实现。
+rename直接调用API fs::rename就可以。mv通过判断第二个参数dst是否是一个目录，如果是的话，吧文件src读入buf,然后在对应的路径写，最后删除原来的文件。
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+# Monolithic
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+## 学习心得
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+宏内核在如今的市场上还是占有大量的比率，而Linux也为我们证明了，宏内核加上一些合理的缓解措施，并不意味着会比其他模式差。所以，学习宏内核是很多有意义的。
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+## 特点
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+基于组件化方法构建宏内核模式。
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+1. Unikernel到宏内核：
+  以构建最小化的宏内核为目标，说明：
+  宏内核特点、与Unikernel的差异分析、框架和组件构成、具体实现示例。
+2. 地址空间管理和支持Linux应用：
+  1）用户地址空间映射、缺页加载机制；
+  2）支持运行最简单的Linux的原始应用
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+Unikernel模式的应用和内核：
+(1）处于同一特权级 - 内核特权级
+(2) 共享同一地址空间 - 相互可见
+(3) 编译形成一个Image，一体运行
+(4) Unikernel既是应用又是内核，二者合体
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+## 课后练习
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+### 练习五
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+使用register_trap_handler来标记对PAGE_FAULT的处理，然后实现处理函数：`handle_page_fualt()`
+处理的实现是通过axtask的接口去实现的，得到task的ext，将aspace上锁后，调用handle_page_fualt同名函数，最后直接打印了对应的输出，然后返回一个正确处理。如果同名函数没有正确执行，那么就直接返回false.
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+### 练习六
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+从当前的aspace中调用find_free_area，得到length的addr_src，然后进行4K对齐，同时，对length进行对齐得到size。
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+prot和flags通过调用MmapProt::from_bits_truncate(prot), MmapFlags::from_bits_truncate(flags)得到，需要的mappingFlags就from(prot)即可。
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+调用aspace的map_alloc方法。
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+之后处理一下MmapFlags::MAP_ANONYMOUS。如果有这个flags，直接返回就好
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+如果没有MmapFlags::MAP_ANONYMOUS。则通过get_file_like得到我们所需的文件，并将其读取进入buf，然后写入aspace。
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+# Hypervisor
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+## 学习心得
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+HyperVisor，即所谓的虚拟机管理程序，从代码实现来看，和宏内核思想差不多，都是一个高特权级的“内核”为低特权级的“应用”创建独属于它的“虚拟空间”，为它准备对应的资源，然后切换特权级去执行该“应用”。当“应用”发生“中断”的时候，就trap回“内核”处理。GuestOS，就像是一个特殊的应用。
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+## 特点
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+HyperVisor，即所谓的虚拟机管理程序，从代码实现来看，和宏内核思想差不多，都是一个高特权级的“内核”为低特权级的“应用”创建独属于它的“虚拟空间”，为它准备对应的资源，然后切换特权级去执行该“应用”。当“应用”发生“中断”的时候，就trap回“内核”处理。GuestOS，就像是一个特殊的应用。
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+基于一台物理计算机建立一些OS的就是虚拟机，我们这里用的是I形虚拟机，也就是不存在宿主机，直接在硬件平台运行的。
+虚拟机的特点包括：同质、高校、资源受控。为了实现虚拟化，支持了以下层次的对象VM、vCPU、vMem、vDevice、vUtilities。
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+## 课后题
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+### 练习七
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+这里处理Trap的时候，需要更改掉panic，然后在这道题中，要求A0、A1为0x1234和0x6688，只需要在处理这些Trap的时候，将对应的寄存器进行修改就可以
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+笔记：<https://github.com/inchinaxiaofeng/Blog-arceos>

source/_posts/2024秋冬开源操作系统训练营第四阶段总结-张宇驰.md

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+title: 2024秋冬开源操作系统训练营第四阶段总结-张宇驰
+date: 2024-12-21 03:58:24
+tags:
+    - author:<inchinaxiaofeng>
+    - repo:<https://github.com/inchinaxiaofeng/arceos>
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+# 2024秋冬开源操作系统训练营第四阶段总结-张宇驰
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+## 学习内容
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+这个阶段，我选择了unikernel方向一的任务，为arceos实现linux的app移植，其中我进行了如下方向的探索：
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+1. 跟安同学讨论了基于对Ecall进行截断的思路，并自己尝试截断Ecall并导向自己提供的函数，在最小幅度的情况下实现。最后也是其他东西都有了，但是没有做明白怎么截断。
+2. 同样是在群里，和安同学讨论在SBI中进行转发的设想，不过后来没琢磨明白怎么处理这些新的调用号而困惑，最后也仅仅停留在理论层面上。
+3. 最终的选择：自己实现Mocklibc，验证了用自己的函数替换musl中的系统调用的思路，也就是获得abitable，然后在对应的地方直接进行跳转。交流会的时候看到了另一个同学针对动态链接的实现思路，尝试修改代码后发现支持动态链接还是好做的，但是由于时间原因在交这份报告之前还没有跑起来。
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+## 学习收获
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+这个任务对我来说属实难度比较大，总结一下有两点没有做好：
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+1. 时间管理。在学校安排中，我们进行了为期两周的实习，其实空余时间挺多的，但是自己没有利用起来（也跟中间还有个考试有关），然后往后做的时间少而且累。
+2. 探索能力。在面对二、三周的复杂项目时，我没有很好的确定到自己的方向，在一定程度上延误了时间。（不过就是探索了很多有意思的东西了）
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+## 下一步计划
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+往后顺着PPT上的东西继续探索吧，我不是特别在意一定要在训练营之中去做什么事儿。出于对这个项目的兴趣，我打算保持跟这里的交流，往后继续探索，验证一下自己的想法。然后看看寒假有没有机会去实习，吧这个项目完善完善，而且家里也没人，假期回家的意义也不大。