驱动是操作系统中用于管理特定设备的代码:驱动控制设备硬件,通知硬件执行操作,处理中断,与等待该设备IO的进程进行交互. 当设备需要与操作系统进行交互时,就会产生中断(陷阱的一种),之后内核的陷阱处理代码就会识别中断设备并调用对应的驱动处理程序.在XV6这一步发生在trap.c的devintr中. 大部分设备驱动在两个上下文中执行代码:顶层部分运行在进程的内核线程中,底层部分在中断处理时执行.顶层部分通过系统调用如read和write来调用,这一部分代码会请求硬件开始一个操作的执行(如请求硬盘读取

Chapter 0 第0章 Operating system interfaces 操作系统接口 The job of an operating system is to share a computer among multiple programs and to provide a more useful set of services than the hardware alone supports. The operating system manages and abstracts t

上下文切换分为两种情况 用户程序陷入到内核,再从内核返回 两个应用程序之间的上下文切换 用户程序陷入到内核 用户程序陷入到内核通过中断INT指令,在xv6中系统调用的号为64 操作系统在初始化的时候会建立IDT表以及GDT表 通过INT找到IDT中的项,通过IDT中的项找到GDT中的项,最后定位到代码. 在执行陷入指令的时候首先会到trapasm.S中的alltraps中,将trapframe存入到应用程序的内核栈中.将esp的地址存入栈中作为trap函数的输入,然后调用trap.注意trapf

Mit6.828/6.S081 fall 2019的Lab1是Unix utilities,主要内容为利用xv6的系统调用实现sleep.pingpong.primes.find和xargs等工具.本文对各程序的实现思路及xv6的系统调用流程进行详细介绍. 前言 在实验之前,推荐阅读一下官网LEC1中提供的资料.其中Introduction是对该课程的的概述,examples则是几个系统编程的样例,这两部分快速浏览一遍即可.对于xv6 book的第一章,则建议稍微细致地阅读一遍,特别是对fork

Xv6的lecture LEC 1 Operating systems   L1: O/S overview L1:O/S概述   * 6.828 goals 6.828的目标   Understand operating systems in detail by designing and implementing a small O/S 通过设计并实现一个小型的系统在细节上理解操作系统.   Hands-on experience with building systems("Applyin

XV6操作系统是MIT 6.828课程中使用的教学操作系统,是在现代硬件上对Unix V6系统的重写.XV6总共只有一万多行,非常适合初学者用于学习和实践操作系统相关知识. MIT 6.828的课程网站是https://pdos.csail.mit.edu/6.828/.XV6操作系统有官方文档,英文版在前面的网站可以下载,中文版翻译参见https://th0ar.gitbooks.io/xv6-chinese/content/. 此部分内容另有PPT 前置知识 在阅读XV6操作系统代码前,需要

Exercise1 源代码阅读 1.启动部分: bootasm.S bootmain.c 和xv6初始化模块:main.c bootasm.S 由16位和32位汇编混合编写成的XV6引导加载器.bootasm.S内的汇编代码会调用bootmain.c中的void bootmain(void):main.c主函数内部初始化各模块: 当x86 PC启动时,它执行的是一个叫BIOS的程序.BIOS存放在非易失存储器中,BIOS的作用是在启动时进行硬件的准备工作,接着把控制权交给操作系统.具体来说,BI

1. 系统调用的实现 开发程序需所有的接口在user.h中,包含两部分system call和ulib user.h中的系统接口函数在usys.S中通过汇编实现 #define SYSCALL(name) \ .globl name; \ name: \ movl $SYS_ ## name, %eax; \ int $T_SYSCALL; \ ret SYSCALL(fork) ....... 把系统调用ID放入eax中,使用int T_SYSCALL中断 2. int 指令 int n 指令

xv6学习笔记(3):中断处理和系统调用 1. tvinit函数 这个函数位于main函数内 表明了就是设置idt表 void tvinit(void) { int i; for(i = 0; i < 256; i++) SETGATE(idt[i], 0, SEG_KCODE<<3, vectors[i], 0); SETGATE(idt[T_SYSCALL], 1, SEG_KCODE<<3, vectors[T_SYSCALL], DPL_USER); initlock

本文将会详细介绍Xv6操作系统中虚拟内存的初始化过程. 基本概念 32位X86体系结构采用二级页表来管理虚拟内存.之所以使用二级页表, 是为了节省页表所占用的内存,因为没有内存映射的二级页表可以不用分配地址来存储.在这个二级页表结构中,每个页的大小为4KB,每个页表的大小也为4KB,每个页表项的大小为4字节,一个页表包含1024个页表项.一级页表表项存储的是二级页表的地址,二级页表表项存储的是对应的物理地址.虚拟地址和物理地址的最后12位总是相同,因此页表表项中的这12位可以被用作标记其他信息.

1. 进程的基本概念 从抽象的意义来说,进程是指一个正在运行的程序的实例,而线程是一个CPU指令执行流的最小单位.进程是操作系统资源分配的最小单位,线程是操作系统中调度的最小单位.从实现的角度上讲,XV6系统中只实现了进程, 并没有提供对线程的额外支持,一个用户进程永远只会有一个用户可见的执行流. 2. 进程管理的数据结构 根据[1],进程管理的数据结构被叫做进程控制块(Process Control Block, PCB).一个进程的PCB必须存储以下两类信息: 操作系统管理运行的进程所需要信

调度 任何操作系统都可能碰到进程数多于处理器数的情况,这样就需要考虑如何分享处理器资源.理想的做法是让分享机制对进程透明.通常我们对进程造成一个自己独占处理器的假象,然后让操作系统的多路复用机制(multiplex)将单独的一个物理处理器模拟为多个虚拟处理器.本章将讲述 xv6 是如何为多个进程模拟出多处理器的. 多路复用 xv6 中多路复用的实现如下:当一个进程等待磁盘请求时,xv6 使之进入睡眠状态,然后调度执行另一个进程.另外,当一个进程耗尽了它在处理器上运行的时间片(100毫秒)后,xv

文件系统 文件系统的目的是组织和存储数据,典型的文件系统支持用户和程序间的数据共享,并提供数据持久化的支持(即重启之后数据仍然可用). xv6 的文件系统中使用了类似 Unix 的文件,文件描述符,目录和路经名(请参阅第零章),并且把数据存储到一块 IDE 磁盘上(请参阅第三章).这个文件系统解决了几大难题: 该文件系统需要磁盘上数据结构来表示目录树和文件,记录每个文件用于存储数据的块,以及磁盘上哪些区域是空闲的. 该文件系统必须支持崩溃恢复,也就是说,如果系统崩溃了(比如掉电了),文件系统必须

第一个进程 本章通过第一个进程的创建来解释 xv6 是如何开始运行的,让我们得以一窥 xv6 提供的各个抽象是如何实现和交互的.xv6 尽量复用了普通操作的代码来建立第一个进程,避免单独为其撰写代码.接下来的各小节中,我们将详细探索其中的奥秘. xv6 可以运行在搭载 Intel 80386 及其之后(即"x86")处理器的 PC 上,因而许多底层功能(例如虚存的实现)是 x86 处理器专有的.本书假设读者已有些许在一些体系结构上进行机器级编程的经验.我们将在有关 x86 专有概念出现

操作系统接口 操作系统的工作是(1)将计算机的资源在多个程序间共享,并且给程序提供一系列比硬件本身更有用的服务.(2)管理并抽象底层硬件,举例来说,一个文字处理软件(比如 word)不用去关心自己使用的是何种硬盘.(3)多路复用硬件,使得多个程序可以(至少看起来是)同时运行的.(4)最后,给程序间提供一种受控的交互方式,使得程序之间可以共享数据.共同工作. 操作系统通过接口向用户程序提供服务.设计一个好的接口实际上是很难的.一方面我们希望接口设计得简单和精准,使其易于正确地实现:另一方面,我们可

陷入,中断和驱动程序 运行进程时,cpu 一直处于一个大循环中:取指,更新 PC,执行,取指…….但有些情况下用户程序需要进入内核,而不是执行下一条用户指令.这些情况包括设备信号的发出.用户程序的非法操作(例如引用一个找不到页表项的虚拟地址).处理这些情况面临三大挑战:1)内核必须使处理器能够从用户态转换到内核态(并且再转换回用户态)2)内核和设备必须协调好他们并行的活动.3)内核必须知道硬件接口的细节.解决这三个问题需要对硬件的深入理解和小心翼翼的编程,并且有可能导致难以理解的内核代码.这一章

Exercise1 源代码阅读 文件系统部分 buf.h fcntl.h stat.h fs.h file.h ide.c bio.c log.c fs.c file.c sysfile.c exec.c 1.buf.h:对xv6中磁盘块数据结构进行定义,块大小为512字节. // xv6中磁盘块数据结构,块大小512字节 struct buf { int flags; // DIRTY, VALID uint dev; uint sector; // 对应扇区 struct buf *prev

Exercise1 源代码阅读 1.内存管理部分: kalloc.c vm.c 以及相关其他文件代码 kalloc.c:char * kalloc(void)负责在需要的时候为用户空间.内核栈.页表页以及缓冲区分配物理内存,将物理地址转为虚拟地址返回,物理页大小为4k.void kfree(char * v)接收一个虚拟地址,找对对应的物理地址进行释放.xv6使用空闲内存的前部分作为指针域来指向下一页空闲内存,物理内存管理是以页(4K)为单位进行分配的.物理内存空间上空闲的每一页,都有一个指针域

Exercise1 源代码阅读 1.基本头文件:types.h param.h memlayout.h defs.h x86.h asm.h mmu.h elf.h types.h:仅仅是定义uint, ushort, uchar pde_t别名: typedef unsigned int uint; typedef unsigned short ushort; typedef unsigned char uchar; typedef uint pde_t; parame.h 利用宏定义了进程最

Unix文件系统 当今的Unix文件系统(Unix File System, UFS)起源于Berkeley Fast File System.和所有的文件系统一样,Unix文件系统是以块(Block)为单位对磁盘进行读写的.一般而言,一个块的大小为512Byte或者4KB.文件系统的所有数据结构都以块为单位存储在硬盘上,一些典型的数据块包括:superblock, inode, data block, directory block and indirection block. Superbl

前言 今晚在实验室摸鱼做6.S081的Lab3 Allocator,并立下flag,改掉一个bug就拍死一只在身边飞的蚊子.在击杀8只蚊子拿到Legendary后仍然没能通过usertest,人已原地裂解开来.遂早退实验室滚回宿舍,捡起自己已经两年没写的blog,码点自己用vscode调试xv6的心得和小tips,如果对同样在码xv6但无法忍受gdb调试界面的小伙伴们有帮助那就太好了,积点功德,但愿明天能通过test,少打几只蚊子( 还是从直接用gdb调试说起 刚开始码lab时,我想很多人第一反