向勇 陈渝 李国良 任炬 任炬
2024年春季
让学生通过OS实践来深入地理解OS原理
- 理解式学习：编写应用，并通过分析应用与OS的执行过程，掌握OS原理 - 构造式学习：深入OS内部实现，参考/基于这些OS，扩展某些相对完整的OS功能
设计实现满足应用APP逐步递增需求的逐步进化的OS 1 LibOS: 让APP与HW隔离，简化应用访问硬件的难度和复杂性 2 BatchOS： 让APP与OS隔离，加强系统安全，提高执行效率 3 multiprog&time-sharing OS: 让APP共享CPU资源 4 Address Space OS: 隔离APP访问的内存地址空间，加强APP间的安全 5 Process OS: 支持APP动态创建新进程，增强进程管理和资源管理能力 6 Filesystem OS：支持APP对数据的持久保存 7 IPC OS：支持多个APP进程间数据交互与事件通知 8 Tread&Coroutine OS：支持线程和协程APP，简化切换与数据共享 9 SyncMutex OS：在多线程APP中支持对共享资源的同步互斥访问 10 Device OS：提高APP的I/O效率和人机交互能力，支持基于外设中断的串口/块设备/键盘/鼠标/显示设备
30个系统调用
const SYSCALL_DUP: usize = 24; const SYSCALL_OPEN: usize = 56; const SYSCALL_CLOSE: usize = 57; const SYSCALL_PIPE: usize = 59; const SYSCALL_READ: usize = 63; const SYSCALL_WRITE: usize = 64; const SYSCALL_EXIT: usize = 93; const SYSCALL_SLEEP: usize = 101; const SYSCALL_YIELD: usize = 124;
const SYSCALL_KILL: usize = 129; const SYSCALL_SIGACTION: usize = 134; const SYSCALL_SIGPROCMASK: usize = 135; const SYSCALL_SIGRETURN: usize = 139; const SYSCALL_GET_TIME: usize = 169; const SYSCALL_GETPID: usize = 172; const SYSCALL_FORK: usize = 220; const SYSCALL_EXEC: usize = 221; const SYSCALL_WAITPID: usize = 260;
const SYSCALL_KILL: usize = 129; const SYSCALL_SIGACTION: usize = 134; const SYSCALL_SIGPROCMASK: usize = 135; const SYSCALL_SIGRETURN: usize = 139; const SYSCALL_GET_TIME: usize = 169; const SYSCALL_GETPID: usize = 172; const SYSCALL_FORK: usize = 220; const SYSCALL_EXEC: usize = 221; const SYSCALL_WAITPID: usize = 260; const SYSCALL_THREAD_CREATE: usize = 1000; const SYSCALL_GETTID: usize = 1001; const SYSCALL_WAITTID: usize = 1002;
设计实现满足应用APP逐步递增需求的逐步进化的OS
const SYSCALL_MUTEX_CREATE: usize = 1010; const SYSCALL_MUTEX_LOCK: usize = 1011; const SYSCALL_MUTEX_UNLOCK: usize = 1012; const SYSCALL_SEMAPHORE_CREATE: usize = 1020; const SYSCALL_SEMAPHORE_UP: usize = 1021; const SYSCALL_SEMAPHORE_DOWN: usize = 1022; const SYSCALL_CONDVAR_CREATE: usize = 1030; const SYSCALL_CONDVAR_SIGNAL: usize = 1031; const SYSCALL_CONDVAR_WAIT: usize = 1032;
知识点
"系统调用"
例子，用C语言，来自UNIX（例如Linux、macOS、FreeBSD）
fd = open("out", 1); write(fd, "hello\n", 6); pid = fork()
能理解和编写包含操作系统进程/文件等相关的简单命令行Linux程序
App/OS内存布局
支持进程间通信和异步消息机制
对进程控制块的扩展
对进程控制块扩展，支持线程同步互斥访问共享变量
支持块设备/串口等外设
我们的系统已经能够支持多个任务分时轮流运行，我们希望引入一个新的系统调用 sys_task_info 以获取当前任务的信息
实现一个完全 DIY 的系统调用 spawn，用以创建一个新进程。
硬链接要求两个不同的目录项指向同一个文件，在我们的文件系统中也就是两个不同名称目录项指向同一个磁盘块。要求实现三个系统调用 sys_linkat、sys_unlinkat、sys_stat 。
内容
完成对基于信号量/条件变量的同步互斥多线程程序的死锁检测