Blankke's Blog
Search K

Appearance

ArceOS练习日志 ​

rcore与arceOS可以理解成两种不同思路编写而来的内核，而内核基本原理上估计是不会有太大区别的。 抱着这样的想法，三阶段只给了3周的时间，我就直接上了。 因为内核赛的时候基本上是整个内核都写了一遍，除了文件系统是调ext4库了没有太管里面怎么实现的，其他的原理明白了做起来还是挺快的。

Unikernel ​

T1 print-with-color ​

这个看了一下，可以在log层打印，也可以直接改std。

sh
arch = riscv64
platform = riscv64-qemu-virt
target = riscv64gc-unknown-none-elf
smp = 1
build_mode = release
log_level = warn

像这种信息就是在log层里打出来的，如果修改axlog模块的lib.rs，那么这些打印信息就会变色

rust
/// axlog/lib.rs
/// Prints to the console, with a newline.
#[macro_export]
macro_rules! ax_println {
    () => { $crate::ax_print!("\n") };
    ($($arg:tt)*) => {
        $crate::__print_impl($crate::with_color!(
            $crate::ColorCode::BrightGreen,
            "{}\n",
            format_args!($($arg)*)
        ));
    }
}

但是根据题目要求，我们打印的那句话其实是axstd里面的，所以我其实只在这个macro.rs里添加了色号就可以了。

rust
/// Prints to the standard output, with a newline.
#[macro_export]
macro_rules! println {
    () => { $crate::print!("\n") };
    ($($arg:tt)*) => {
        $crate::io::__print_impl(format_args!("\u{1B}[92m{}\u{1B}[m\n", format_args!($($arg)*)));
    }
}

这是绿色

T2 support-hashmap ​

在axstd等组件中，支持collections::HashMap 先读了一下axstd，原本的情况是这样的

rust
pub use alloc::{boxed, collections, format, string, vec};

这里有一个collections，是从alloc模块过来的，那么实际上是标准库里的（我认为就是内核环境不支持标准库的哈希表），所以要替换成一个自己实现的HashMap。 上网查了一下hashbrown是一个常用的哈希表实现(hashbrown n. 薯饼)，所以添加了依赖，用这现成的模块。

toml
axhal = { workspace = true }
hashbrown = { version = "0.14", default-features = false }

接下来就是在axstd/src里面添加一个collection.rs然后将对应使用过的函数都用hashbrown进行对应实现就可以了。注意new()一定需要有对应的实现否则报错找不到。

T3 bump-allocator ​

这个很简单。 当时内核赛的时候瞎装了一万个分配器到自己的内核中，经过痛苦的阅读代码后了解过buddy、slab、liballocator的分配原理，这个bump分配器简单看一下原理似乎是堆分配器。然后需要实现页分配以及细粒度的字节分配，也就是多层级的分配。那就跟linux的slab&buddy的做法差不多了。 代码中todo写的很明确，每一步需要干什么，不会漏掉隐秘的细节，不像当初写内核一样自己出一堆找不到的bug在后面回来找。

T4 rename-for-ramfs ​

ramfs就是一个最基础的文件系统，不需要回写，不需要驱动，基本上意思就是在内存里进行书写，关机后不会存下来，这个rename也不会再下次开机后保存下来。 学习正常的rename，以前从没看过底层的inode操作，都是直接调用ext_rename()就完工了，所以这次对照着加抄袭整了个版本。 明确这个操作是在ramfs模块下的就简单了，这是个结点操作，所以要在两个地方添加操作（这是我的做法），一个是impl VfsNodeOps for DirNode，一个是DirNode内部。

rust
    /// Renames a node from `src_name` to `dst_name` in this directory.
    pub fn rename_node(&self, src_name: &str, dst_name: &str) -> VfsResult {
        let mut children = self.children.write();

        let node = children.get(src_name).ok_or(VfsError::NotFound)?.clone();

        if children.contains_key(dst_name) {
            return Err(VfsError::AlreadyExists);
        }
        
        // Remove from old name and insert with new name
        children.remove(src_name);
        children.insert(dst_name.into(), node);
        
        Ok(())
    }

在    fn rename(&self, src_path: &str, dst_path: &str) -> VfsResult {中可以照着别的函数写法形成模板，最后一步调用上面的rename就好了

Macro ​

宏内核部分比较熟悉也简单，就略写了。

T1 Page-fault ​

这也是老朋友了，这个提示很明显，在axhal/trap里面，很多异常的处理方法都写在其中了。

T2 mmap ​

这更是老朋友，xv6就做过这个实验，rcore也是有。根据posix标准从堆内存找到空闲位置，扩大堆空间。 这里评测环境错误很久没过差点以为是我的问题，所以自己添加了一个get_brk()函数，结果又在本地爆了，这个实验似乎就是让我们使用find_free_area就可以了，并没有按照posix标准去处理那么多flag，也没有匿名映射。 后面所以我又改成了最简单的版本

rust
        let start_addr = if addr.is_null() {
            // Use find_free_area to find a suitable address
            let hint = VirtAddr::from(0x10000000usize);
            let limit = VirtAddrRange::from_start_size(aspace.base(), aspace.size());
            aspace.find_free_area(hint, aligned_length, limit)
                .ok_or(LinuxError::ENOMEM)?
        } else {
            VirtAddr::from(addr as usize)
        };
        
        // Map memory in user address space
        aspace.map_alloc(start_addr, aligned_length, mapping_flags, true)
            .map_err(|_| LinuxError::ENOMEM)?;

这属于有点ltp后遗症，写了linux的标准错误号。然后后面其实也处理了fd是-1且不是MAP_ANONYMOUS的情况。

Hypervisor ​

这个虚拟化有点超纲了，以前确实没见过这种虚拟机的做法。我想理解成用户进程，这样的话自己有一个cpu对象，用户进程的地址空间也是连续的，但是在内核中不连续。

T1 simple-hv ​

这个有两个退出原因（据悉是这样）： IllegalInstruction (非法指令异常)和 LoadGuestPageFault (Guest 页面错误)，需要在vm_exit的时候判断这几次错误并处理。实际上操作的方法有点像写cpu，直接对epc等寄存器进行+4这样。这个错误原因估计还要下到trap模块才能判断，就是csr寄存器里会记录错误原因。 为了调试这几种原因，我先添了几句调试输出，没想到其实本来它的打印就是有输出的。 可以读到代码中期望的输出就是这两个寄存器要放正确的值，而这之前就不要有vmexit

rust
                        let a0 = ctx.guest_regs.gprs.reg(A0);
                        let a1 = ctx.guest_regs.gprs.reg(A1);
                        ax_println!("a0 = {:#x}, a1 = {:#x}", a0, a1);
                        assert_eq!(a0, 0x6688);
                        assert_eq!(a1, 0x1234);
                        ax_println!("Shutdown vm normally!");
                        ctx.guest_regs.sepc += 4;
                        return true;

所以就在对应的错误处理处改0x6688和0x1234就可以，对应指令sepc+4跳过

T2 pflash ​

从上面为止练习题其实就做完了。说来非常惭愧，我参加训练营有点面向做题的学习，从rcore开始都是学习的目标就是做完所有练习题就收工了，觉得解决问题才是做这个训练营的精华。这个练习也是个示例，不用我做自己就是好的。所以后面学起来有点没有动力。 分析了一下运行指令，其实是先编译了u_3_0的内核，然后把内核的bin文件写进了disk.img里，最后make一个虚拟机出来。运行之后里面也是显示了两次ArceOS（虚拟机里运行了内核），然后从guest里面试图去读host 很好看的一点是在make u_3_0的时候直接编译，而运行虚拟机h_2_0的时候可以把log开成info，这样的话就可以看到那句 Starting virtualization...，以及是如何装载虚拟机到虚拟地址的。 内核赛的时候很惊讶，因为听说第一名的Starry Mix可以在里面运行xv6，让我直接震惊了。后面了解到StarryOS就是在arceOS基础上改的，现在我才知道原来就是基于了这样的Hypervisor模式，真的长知识了。

上次更新于: