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os_kernel_lab

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rcore-tutorial-v3

RCore-Tutorial版本3.6。請參閱中文的文檔。

rcore-Tutorial API文檔。查看十個OS的API文檔

如果您不知道Rust語言並嘗試學習，請訪問Rust Learning資源

官方QQ組編號：735045051

消息

23/06/2022：版本3.6.0即將在路上！現在，我們直接更新CHX分支上的代碼，請定期檢查是否有任何更新。

概述

該項目旨在展示如何在Rust的Rust中為初學者的RUST上的RISC-V平台上運行類似Unix的OS，而沒有任何背景知識有關計算機體系結構，彙編語言或操作系統的知識。

特徵

支持的平台： qemu-system-riscv64模擬器或基於Kendryte K210 SOC的Dev板，例如Maix Dock
作業系統
- 多個過程的並發，每個過程都包含mutiple天然線程
- 先發製度調度（循環算法）
- 內核中動態內存管理
- 虛擬內存
- 帶有塊緩存的簡單文件系統
- 用戶空間中的交互式外殼
只有4K+ LOC
儘管代碼缺乏評論，但中文的詳細文檔（目前尚不可用）

先決條件

安裝生鏽

請參閱官方指南。

安裝一些工具：

$ rustup target add riscv64gc-unknown-none-elf
$ cargo install cargo-binutils --vers =0.3.3
$ rustup component add llvm-tools-preview
$ rustup component add rust-src

安裝QEMU

在這裡，我們手動編譯並安裝QEMU 7.0.0。例如，在Ubuntu 18.04：

 # install dependency packages
$ sudo apt install autoconf automake autotools-dev curl libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev 
              gawk build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc 
              zlib1g-dev libexpat-dev pkg-config  libglib2.0-dev libpixman-1-dev git tmux python3 python3-pip
# download Qemu source code
$ wget https://download.qemu.org/qemu-7.0.0.tar.xz
# extract to qemu-7.0.0/
$ tar xvJf qemu-7.0.0.tar.xz
$ cd qemu-7.0.0
# build
$ ./configure --target-list=riscv64-softmmu,riscv64-linux-user
$ make -j $( nproc )

然後，將以下內容添加到~/.bashrc （請根據您的環境調整這些路徑）：

 export PATH=$PATH:/home/shinbokuow/Downloads/built/qemu-7.0.0
export PATH=$PATH:/home/shinbokuow/Downloads/built/qemu-7.0.0/riscv64-softmmu
export PATH=$PATH:/home/shinbokuow/Downloads/built/qemu-7.0.0/riscv64-linux-user

最後，更新當前的外殼：

$ source ~ /.bashrc

現在我們可以檢查Qemu的版本：

$ qemu-system-riscv64 --version
QEMU emulator version 7.0.0
Copyright (c) 2003-2020 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

安裝RISC-V GNU嵌入式工具鏈（包括GDB）

根據您的平台從Sifive網站（CTRL+F'工具鏈'）下載壓縮文件。

提取它並將“ bin”目錄的位置附加到其根$PATH下的位置。

例如，我們可以檢查GDB的版本：

$ riscv64-unknown-elf-gdb --version
GNU gdb (SiFive GDB-Metal 10.1.0-2020.12.7) 10.1
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later < http://gnu.org/licenses/gpl.html >
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

安裝串行工具（如果您想在K210上運行）

$ pip3 install pyserial
$ sudo apt install python3-serial

運行我們的項目

Qemu

$ git clone https://github.com/rcore-os/rCore-Tutorial-v3.git
$ cd rCore-Tutorial-v3/os
$ make run

輸出一些調試消息後，內核列出了所有可用的應用程序，並輸入用戶外殼：

 /**** APPS ****
mpsc_sem
usertests
pipetest
forktest2
cat
initproc
race_adder_loop
threads_arg
race_adder_mutex_spin
race_adder_mutex_blocking
forktree
user_shell
huge_write
race_adder
race_adder_atomic
threads
stack_overflow
filetest_simple
forktest_simple
cmdline_args
run_pipe_test
forktest
matrix
exit
fantastic_text
sleep_simple
yield
hello_world
pipe_large_test
sleep
phil_din_mutex
**************/
Rust user shell
>>

您可以運行除initproc和user_shell本身以外的任何應用程序。要運行一個應用程序，只需輸入其文件名並命中輸入即可。 usertests可以運行大量應用程序，因此建議使用。

鍵入Ctrl+a然後x鍵退出QEMU。

K210

在第6章之前，您不需要SD卡：

$ git clone https://github.com/rcore-os/rCore-Tutorial-v3.git
$ cd rCore-Tutorial-v3/os
$ make run BOARD=k210

從第6章中，在運行內核之前，我們應該將SD卡插入PC中，然後手動將文件系統圖像寫入其中：

$ cd rCore-Tutorial-v3/os
$ make sdcard

默認情況下，它將覆蓋SD卡的設備/dev/sdb ，但您可以提供另一個位置。例如， make sdcard SDCARD=/dev/sdc 。

之後，從PC上卸下SD卡，然後將其插入K210的插槽。將K210連接到PC，然後：

$ git clone https://github.com/rcore-os/rCore-Tutorial-v3.git
$ cd rCore-Tutorial-v3/os
$ make run BOARD=k210

類型Ctrl+]與K210斷開連接。

顯示OS內核版本的運行時調試信息

CH9-LOG的分支包含許多調試信息。您可以嘗試運行RCORE教程以了解OS內核的內部行為。

$ git clone https://github.com/rcore-os/rCore-Tutorial-v3.git
$ cd rCore-Tutorial-v3/os
$ git checkout ch9-log
$ make run
......
[rustsbi] RustSBI version 0.2.0-alpha.10, adapting to RISC-V SBI v0.3
.______       __    __      _______.___________.  _______..______   __
|   _       |  |  |  |    /       |           | /       ||   _   |  |
|  | _)  |    |  |  |  |   |   (---- ` --- |  | ---- ` |   (---- ` |  | _)  ||  |
|      /     |  |  |  |              |  |             |   _  < |  |
|  |   - ---. |  ` -- '  |.----)   |      |  |  .----)   |   |  |_)  ||  |
| _| `._____| ______/ |_______/       |__|  |_______/    |______/ |__|

[rustsbi] Implementation: RustSBI-QEMU Version 0.0.2
[rustsbi-dtb] Hart count: cluster0 with 1 cores
[rustsbi] misa: RV64ACDFIMSU
[rustsbi] mideleg: ssoft, stimer, sext (0x222)
[rustsbi] medeleg: ima, ia, bkpt, la, sa, uecall, ipage, lpage, spage (0xb1ab)
[rustsbi] pmp0: 0x10000000 ..= 0x10001fff (rw-)
[rustsbi] pmp1: 0x2000000 ..= 0x200ffff (rw-)
[rustsbi] pmp2: 0xc000000 ..= 0xc3fffff (rw-)
[rustsbi] pmp3: 0x80000000 ..= 0x8fffffff (rwx)
[rustsbi] enter supervisor 0x80200000
[KERN] rust_main() begin
[KERN] clear_bss() begin
[KERN] clear_bss() end
[KERN] mm::init() begin
[KERN] mm::init_heap() begin
[KERN] mm::init_heap() end
[KERN] mm::init_frame_allocator() begin
[KERN] mm::frame_allocator::lazy_static!FRAME_ALLOCATOR begin
......