2022 操作系统课程设计--xv6-labs-2021

本资源为 2022 操作系统课程设计--xv6-labs-2021 的课程设计报告 ·实验环境：VMware Ubuntu 20.04 ·所有代码已上传至github：https://github.com/Bestom927/MIT-6.S081 ·本实验报告完成了2021年版本出来networking外的剩余九个lab 操作系统课程设计是学习操作系统原理的重要实践环节，Xv6 是一个简洁的操作系统内核，常被用作教学目的。2022年的操作系统课程设计基于Xv6-labs-2021，提供了丰富的实验内容，让学生深入理解操作系统的核心概念和技术。实验环境选择在VMware的Ubuntu 20.04上进行，便于开发和调试，同时所有的代码已经开源，存储在GitHub上（链接：https://github.com/Bestom927/MIT-6.S081），方便了学习者参考和协作。 实验主要分为四个部分，涵盖了操作系统的重要功能和机制： 1. **Xv6 and Unix utilities** - **Boot xv6 (easy)**：这部分涉及操作系统的启动过程，包括引导加载器、内核初始化等，学习者需要理解如何编写启动代码使得Xv6能够正确运行。 - **sleep (easy)**：实现进程的睡眠和唤醒，涉及进程调度和上下文切换，这是操作系统管理并发执行的基础。 - **pingpong (easy)**：通过两个进程之间的通信来演示进程间的同步，例如使用信号量或互斥锁。 - **primes (easy)**：使用多进程计算素数，考察并行计算和进程间通信。 - **find (moderate)**：实现文件查找命令，涉及到文件系统的设计和实现，包括目录结构、文件查找算法等。 - **xargs (moderate)**：模拟Unix中的xargs命令，将标准输入转换为命令参数，需要理解I/O流和命令行参数处理。 2. **Lab: system calls** - **System call tracing (moderate)**：添加系统调用追踪功能，了解系统调用的调用机制，以及如何在内核中添加新的系统调用。 - **Sysinfo (moderate)**：实现一个获取系统信息的系统调用，如CPU信息、内存使用情况等，这需要理解内核的数据结构和信息查询方法。 3. **Lab: page tables** - **Speed up system calls (easy)**：优化系统调用的速度，可能涉及减少不必要的页表遍历或改进内存访问效率。 - **Print a page table (easy)**：打印出页表结构，帮助理解虚拟内存管理和页表工作原理。 - **Detecting which pages have been accessed (hard)**：实现页访问检测，用于实现页面替换策略，如LRU（最近最少使用）等。 4. **Lab: traps** - 在这一部分，学生将深入到中断和异常处理，学习如何处理陷阱(traps)，即从用户态到内核态的转换，以及如何处理硬件故障和软件异常。 这些实验旨在让学生掌握操作系统设计的关键概念，包括进程管理、内存管理、文件系统、系统调用和异常处理。通过实际操作和代码修改，学习者不仅能理解理论知识，还能提升编程和调试技能，为未来在操作系统领域进一步研究和开发打下坚实基础。每个实验的难度逐渐升级，从简单的概念验证到更复杂的系统优化，鼓励学生逐步深入到操作系统的底层细节。