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+# OS中期报告——RustOS for x86_64 SMP
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+2018.04.12
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+王润基 朱书聪
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+## 选题概述
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+* 将ucore用Rust重写，使之更加安全和模块化。
+* 参考sv6进行SMP优化，使用Commuter进行测试。
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+### Why Rust?
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+* 系统级编程语言
+* 安全内存管理模型，保证线程安全
+* 支持不安全的底层操作，能和C语言方便交互
+* 零开销抽象，拥有现代语言特性
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+——适合编写OS！适合处理并发问题！
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+## 已经完成的调研工作
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+* Rust for RISCV
+* RustOS
+* 待移植/参考OS
+* Rust与编写OS相关的平台特性
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+### Rust for RISCV
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+* RISCV-Rust-Toolchain：
+  * Docker：tarcieri/riscv-rust-toolchain
+  * 与之配合的开发环境：riscv-crates
+  * 目前无法编译，还在开发中
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+鉴于这套工具链刚刚诞生，非常不稳定，坑太多，因此我们不再考虑移植到RISCV。
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+### RustOS
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+* 《Writing an OS in Rust》& blog_os：
+  * 从零开始写RustOS的教程，平台x86_64
+  * 目前实现了Boot，页式内存管理，中断管理
+  * 已经读完了全部文章，能够在本机和Docker中编译运行
+* Redox：
+  * 完成度最高的RustOS，微内核架构，平台x86_64
+  * 有GUI，有自己的FS，有用户程序开发环境
+  * 正在阅读kernel代码，已经在Docker中完成编译
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+### 待移植/参考OS
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+* xv6：ucore的起源项目，非常精简，但支持SMP。用来理解OS的整体运行机制。
+* xv6 x86_64：对比与xv6的不同，参考其x86_64的实现。
+* ucore_os_lab：待移植的主体。
+* ucore_plus：参考其x86_64的实现。
+* sv6：参考其多核优化的实现。
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+### Rust与编写OS相关的平台特性
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+#### 库：
+* 标准库std ×，核心库core √
+* core提供了最基础的语言特性支持，字符串格式化输出等基础函数，只需指定全局内存分配器，即可享用Vec/Box等大量内置数据结构
+#### 内联汇编：
+* 格式类似C语言
+* x86(_64)已经有封装好的库，无需手动编写
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+#### Rust-C互操作：
+  * C语言绑定：
+    * bindgen工具：自动生成C模块的Rust接口
+    * 直接导入符号
+  * C对Rust的绑定：
+    * 通过简单的`extern "C"`+`no_mangle`即可完成
+  * C直接生成Rust：Corrode
+    * 在macOS上尝试构建失败
+  * Port C to Rust 经验谈：
+    * https://github.com/carols10cents/rust-out-your-c-talk
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+* 测试：
+  * `cargo test`单元测试，`cargo bench`性能测试
+  * 由于OS运行在qemu环境中，因此无法使用这个测试框架
+  * 但已经在Travis上配置了集成测试（类似ucore）
+  * 可以把不依赖OS环境的模块提取成crate，就可以测试了
+* 坑：
+  * 除了经常过不了编译以外，还没遇到大坑。
+  * Rust大法好。
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+## 已经完成的编码工作
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+* 准备开发环境
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+  根据对RustOS的调研情况，我们计划直接在blog_os的基础上进行开发。目前已经配置好了本地环境，Docker，Travis。
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+* 熟悉Rust语言和生态特性
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+  实现了C语言绑定，在线集成测试。
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+  已经完成了一些OS底层驱动的移植（VGA，Serial，ACPI）。
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+![](./WX20180412-194650@2x.png)
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+## 接下来需要做的工作
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+### 综述
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+blog_os只实现了页式内存管理和中断，提供了一个RustOS的基础框架。在此基础上，针对ucore的每个lab，还需补全以下内容：
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+* **lab1：**
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+  * 修改虚拟地址的映射，使之与ucore匹配。
+  * 补全底层驱动（键盘、串口、APIC），重点是能产生时钟中断。
+    * 这部分大都是直接操作内存，可以直接链接C代码，以尽快跑起来，之后再用Rust重写。
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+* lab2/3：内存管理
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+  * 物理内存分配器目前只分配不回收，需要完善
+  * 页式内存管理没有实现替换机制，需要实现
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+  *注：由于只是要完善，不影响后面的工作*
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+* **lab4/5/6：进程管理**
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+  * 进程管理和调度需要重新设计、整体移植
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+* lab7：同步互斥
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+  * 基本的同步机制Rust标准库已经提供
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+* **lab8：文件系统**
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+  * 对底层依赖不大，可以独立出去完成（参考Redox的FS）
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+支持SMP主要依赖进程管理模块，文件系统部分委托合作小组完成。
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+### 分工
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+* 王润基：主要负责前期ucore移植
+* 朱书聪：主要负责后期SMP优化
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+### 计划
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+* Week7：完成底层硬件的移植，能跑lab1
+* Week8：完善物理/虚拟内存管理，能跑lab2/3
+* Week9：移植内核线程、用户进程、调度，能跑lab4/5/6
+* Week10：支持SMP，配置Commuter生成代码
+* Week11-13：SMP优化