diff --git a/docs/OSTrain2018docs-g4/expr2/proposal.md b/docs/OSTrain2018docs-g4/expr2/proposal.md new file mode 100755 index 0000000..185a383 --- /dev/null +++ b/docs/OSTrain2018docs-g4/expr2/proposal.md @@ -0,0 +1,39 @@ +# Rust OS 教学lab实验的制作 方案设计文档 +## 1 实验目标 +* 补全部分Rust OS尚未实现的基础功能 +* 从现有Rust OS中裁剪出一个子集用于教学lab +* 参考现有ucore OS实验设计Rust OS教学lab(基于riscv32)并完成相关测试代码的编写 +* 完成教学实验说明文档,并补充每一个lab所需的代码注释 +* 尝试配置基于浏览器的虚拟机实验环境 + +## 2 背景 +现有的操作系统大实验是基于ucore OS完成的,总共由8个小实验完成,包含了操作系统从启动到进入shell的全过程,内容包括硬件启动,异常处理,内存管理,进程管理,同步互斥,文件系统等操作系统基础知识点。[ucore OS lab](https://github.com/chyyuu/ucore_os_lab)已经具有十分完善的[教学文档](https://objectkuan.gitbooks.io/ucore-docs/content/index.html)。 + +ucoreOS lab基于x86结构,主要由C语言完成编写。x86架构由于其向后兼容性等种种原因,整体结构比较复杂,作为教学操作系统门槛比较高。相比较而言riscv32架构简洁高效,易于实现,是教学用cpu结构的不二选择。此外C语言的安全性一直以来饱受诟病。相较C语言,Rust语言更加简洁、安全,模块性好,可复用性强,可以通过采用现有库文件更优雅的解决文件。**最重要的是王润基等同学已经参照ucore OS实现了一个比较完整的基于x86_64和riscv32的Rust OS**,因此我们决定再次基础上进行完善并裁剪出一个基于riscv32的教学用RustOS lab。 + +## 3 实验设计与分工 +### 3.1 完善现有Rust OS基础功能 +现有Rust OS在riscv32环境下还存在一些bugs或unimplemented features,要想完成一个类似于ucore OS lab的教学实验框架,首先要把这些漏洞完善。现简单将每个lab目前待完善的地方和负责填坑的人列举如下: +**lab1:**主要涉及实验框架的编译、调试,OS bootloader启动过程。现有实验框架已经完成,不需要完善。 +**lab2:**主要涉及物理内存管理,由于riscv32结构的物理内存管理仅通过一个二级页表来实现,不像x86架构下还需要兼容段表(虽然最终只是一个自映射),因此这部分比原本的ucore OS lab会更简洁、易理解一些。另外RustOS 的现有物理内存分配算法是通过线段树实现的,且相较原本的内存分配算法复用性更好。本分内容已经完成。 +**lab3:**该部分实验主要涉及虚存管理部分,**目前RUST OS仅针对x86_64结构实现了page fault的处理**,后续需要完成riscv32的page fault处理和虚存管理部分。 +**lab4:**主要涉及内核线程创建和调度,现有框架中本部分内容已经完成,是否存在问题有待后续测试。 +**lab5:**主要涉及用户线程管理,此部分内容似乎同样已经完成,是否存在问题有待后续测试。**事实上之前测试中似乎又提到没有wait过的进程退出内存不会被回收,有待完善。** +**lab6:**此部分主要涉及进程调度器的相关内容,现有框架中本部分内容已经完成,是否存在问题有待后续测试。 +**lab7:**@陈秋昊 +**lab8:**@朱书聪 +其中前6个lab现有框架已经实现完成,主要涉及虚存管理和进程管理的部分内容有待完善,此部分计划由刘辰屹来完成。lab7在riscv32下的完善计划由陈秋昊来完成,lab8的完善计划由朱书聪来完成。上述为暂时的分工,实际分工视各部分难度大小再进行调整。 +此部分计划在第5周结束前完成。 + +### 3.2 教学lab的裁剪和测试程序的编写 +此部分内容计划在第6周结束前完成 + +### 3.3 教学lab文档编写 +此部分内容计划在第7周结束前完成,可能向后顺延至第8周 + +### 3.4 在浏览器中运行Rust OS lab +目前没有能够探索到实现此计划的可行性,待定。 + +## 4 参考文献 +ucore OS lab实验指导书:https://objectkuan.gitbooks.io/ucore-docs/content/index.html +王润基同学的Rust OS开发文档:https://rucore.gitbook.io/rust-os-docs/ \ No newline at end of file diff --git a/kernel/src/arch/riscv32/interrupt.rs b/kernel/src/arch/riscv32/interrupt.rs index a3784c5..4e73f31 100644 --- a/kernel/src/arch/riscv32/interrupt.rs +++ b/kernel/src/arch/riscv32/interrupt.rs @@ -67,6 +67,7 @@ pub unsafe fn restore(flags: usize) { pub extern fn rust_trap(tf: &mut TrapFrame) { use super::riscv::register::scause::{Trap, Interrupt as I, Exception as E}; trace!("Interrupt: {:?}", tf.scause.cause()); + // page should be processed here but not now match tf.scause.cause() { Trap::Interrupt(I::SupervisorTimer) => timer(), Trap::Exception(E::IllegalInstruction) => illegal_inst(tf), diff --git a/kernel/src/arch/riscv32/paging.rs b/kernel/src/arch/riscv32/paging.rs index 834c830..69eef0a 100644 --- a/kernel/src/arch/riscv32/paging.rs +++ b/kernel/src/arch/riscv32/paging.rs @@ -63,33 +63,71 @@ impl PageTable for ActivePageTable { self.get_entry(addr) } + /* + * @param: + * addr: virtual address of which the mapped physical frame should be unmapped + * @bridf: + ^ unmap the virtual addresses' mapped physical frame + */ fn unmap(&mut self, addr: usize) { let page = Page::of_addr(VirtAddr::new(addr)); let (frame, flush) = self.0.unmap(page).unwrap(); flush.flush(); } + /* + * @param: + * addr:input virtual address + * @brief: + * get the pageEntry of 'addr' + * @retval: + * a mutable PageEntry reference of 'addr' + */ fn get_entry(&mut self, addr: usize) -> &mut PageEntry { let page = Page::of_addr(VirtAddr::new(addr)); + // ??? let _ = self.0.translate_page(page); let entry_addr = ((addr >> 10) & 0x003ffffc) | (RECURSIVE_PAGE_PML4 << 22); unsafe { &mut *(entry_addr as *mut PageEntry) } } + /* + * @param: + * addr:the input (virutal) address + * @brief: + * get the addr's memory page slice + * @retval: + * a mutable reference slice of 'addr' 's page + */ fn get_page_slice_mut<'a, 'b>(&'a mut self, addr: usize) -> &'b mut [u8] { use core::slice; unsafe { slice::from_raw_parts_mut((addr & !(PAGE_SIZE - 1)) as *mut u8, PAGE_SIZE) } } + /* + * @param: + * addr: virtual address + * @brief: + * get the address's content + * @retval: + * the content(u8) of 'addr' + */ fn read(&mut self, addr: usize) -> u8 { unsafe { *(addr as *const u8) } } + /* + * @param: + * addr: virtual address + * @brief: + * write the address's content + */ fn write(&mut self, addr: usize, data: u8) { unsafe { *(addr as *mut u8) = data; } } } +// define the ROOT_PAGE_TABLE, and the virtual address of it? const ROOT_PAGE_TABLE: *mut RvPageTable = (((RECURSIVE_PAGE_PML4 << 10) | (RECURSIVE_PAGE_PML4 + 1)) << 12) as *mut RvPageTable; diff --git a/kernel/src/consts.rs b/kernel/src/consts.rs index d713b95..be597e0 100644 --- a/kernel/src/consts.rs +++ b/kernel/src/consts.rs @@ -15,8 +15,11 @@ mod riscv { // [0x80000000, 0x80800000] const P2_SIZE: usize = 1 << 22; const P2_MASK: usize = 0x3ff << 22; + // RECURSIVE_PAGE_PML4 indicate the index of the self-maping entry in root pagetable pub const RECURSIVE_PAGE_PML4: usize = 0x3fe; + // KERNEL_OFFSET indicate (virtual kernel address - physical kernel address) ??? pub const KERNEL_OFFSET: usize = 0; + // KERNEL_PML4 indicate the index of the kernel entry in root pagetable pub const KERNEL_PML4: usize = 0x8000_0000 >> 22; pub const KERNEL_HEAP_OFFSET: usize = 0x8020_0000; pub const KERNEL_HEAP_SIZE: usize = 0x0020_0000;