《操作系统》的实验代码。
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  1. # 介绍(2015)
  2. uCore OS Labs是用于清华大学计算机系本科操作系统课程的教学试验内容。
  3. # 实验总体流程
  4. 1. 在[学堂在线](https://www.xuetangx.com/courses/TsinghuaX/30240243X/2015_T1/about)查看OS相关原理和labX的视频;
  5. 2. 在[实验指导书 on gitbook](http://objectkuan.gitbooks.io/ucore-docs/)上阅读实验指导书,并参考其内容完成练习和实验报告;
  6. 3. 在实验环境中完成实验并提交实验到git server(清华学生需要在学校内部的git server上,其他同学可提交在其他git server上);
  7. 4. 如实验中碰到问题,在[在线OS课程问题集](http://xuyongjiande.gitbooks.io/os-qa/)查找是否已经有解答;
  8. 5. 每天(一周七日)都有助教或老师在piazza在线答疑。如在[在线OS课程问题集](http://xuyongjiande.gitbooks.io/os-qa/)没找到解答,可到[piazza在线OS课程问答和交流区](https://piazza.com/tsinghua.edu.cn/spring2015/30240243x/home)提问。(QQ群 181873534主要用于本课程和OS相关事件发布,以及各种一般性交流);
  9. 6. 可进一步在[学堂在线](https://www.xuetangx.com/courses/TsinghuaX/30240243X/2015_T1/about)或[在线的操作系统课程练习题](https://www.gitbook.io/book/xuyongjiande/os_exercises)完成实验相关的练习题;
  10. ## 四种学习目标和对应手段
  11. 1. 掌握OS基本概念:看在线课程,能理解OS原理与概念;看在线实验指导书并分析源码,能理解labcodes_answer的labs运行结果
  12. 2. 掌握OS设计实现:在1的基础上,能够通过编程完成labcodes的8个lab实验中的基本练习和实验报告
  13. 3. 掌握OS核心功能:在2的基础上,能够通过编程完成labcodes的8个lab实验中的challenge实验
  14. 4. 掌握OS科学研究:在3的基础上,能够通过阅读论文、设计、编程、实验评价等过程来完成课程设计(大实验)
  15. 【**注意**】
  16. - **筑基内功**--请提前学习计算机原理、C语言、数据结构课程
  17. - **工欲善其事,必先利其器**--请掌握七种武器 [实验常用工具列表](https://github.com/objectkuan/ucore_docs/blob/master/lab0/lab0_ref_ucore-tools.md)
  18. - **学至于行之而止矣**--请在实验中体会操作系统的精髓
  19. - **打通任督二脉**--lab1和lab2比较困难,有些同学由于畏难而止步与此,很可惜。通过lab1和lab2后,对计算机原理中的中断、段页表机制、特权级等的理解会更深入,等会有等同于打通了任督二脉,后面的实验将一片坦途。
  20. # 实验内容
  21. ## 实验指导书
  22. - [实验指导书 on gitbook](http://objectkuan.gitbooks.io/ucore-docs/)
  23. - [实验常用工具列表](https://github.com/objectkuan/ucore_docs/blob/master/lab0/lab0_ref_ucore-tools.md)
  24. > 【提醒】对于实验中的开发: `git`, `gcc`,`gdb`,`qemu`,`make`,`diff & patch`, `bash shell`这些重要工具的基本用法是需要提前掌握的.
  25. > [实验指导书 on gitbook](http://objectkuan.gitbooks.io/ucore-docs/)中会存在一些bug,欢迎在在[piazza在线OS课程问答和交流区](https://piazza.com/tsinghua.edu.cn/spring2015/30240243x/home)提出,会有奖分!
  26. ## 实验题目
  27. 1. lab0 :熟悉实验环境
  28. 1. lab1 :启动操作系统
  29. 1. lab2 :物理内存管理
  30. 1. lab3 :虚拟内存管理
  31. 1. lab4 :内核线程
  32. 1. lab5 :用户进程
  33. 1. lab6 :处理器调度
  34. 1. lab7 :同步互斥
  35. 1. lab8 :文件系统
  36. ## 实验环境
  37. ucore OS实验主要在Linux环境下开发,有如下五种方法。
  38. ### 一、[在线实验--基于"实验楼"在线平台](http://www.shiyanlou.com/courses/221)
  39. 特点:不用在本机配置环境或安装虚拟机,你需要的是可以可以上网的网络浏览器,实验都可在网上完成!感谢[实验楼](http://www.shiyanlou.com/)提供的支持!
  40. ### 二、Windows下基于MingW进行实验
  41. 特点:可在Windows环境下完成实验。不用安装Linux,只需在Windows上安装相关软件即可。不过安装较复杂。
  42. - windows下如何配置ucore实验环境:这种方式不用安装Linux,感谢“下来障”同学提供的[配置教程](http://pan.baidu.com/s/1i3JxZZR)
  43. [NOTICE] 没有足够的技术支持,希望有感兴趣的生成一个安装软件包和中文使用说明,方便大家使用!
  44. ### 三、Windows下基于VirtualBox or VMWare进行实验
  45. 特点:可在Windows环境下完成实验。不用安装Linux,安装VirtualBox等虚拟机软件即可,可以用已经配好环的虚拟硬盘。安装简单,但性能受一定影响。
  46. #### 1. 安装VirtualBox or VMWare软件
  47. VirtualBox虚拟机软件
  48. https://www.virtualbox.org/
  49. [NOTICE] 也可以安装vmware虚拟机软件
  50. #### 2.使用已经预先安装好相关实验环境所需软件的虚拟硬盘
  51. 并下载已经安装好ubuntu 14.04 x86-64的虚拟硬盘文件压缩包。
  52. [VirtualBox的虚拟硬盘文件压缩包2015版](http://pan.baidu.com/s/11zjRK)
  53. --------------
  54. 压缩包可以用[haozip for windows软件](http://www.haozip.com)解压。解压压缩包后,可得到如下内容(大约6GB多)。
  55. ```
  56. mooc-os-2015-2.vdi
  57. ```
  58. 如果此时你已经安装好了VirtualBox, 就可以在VirtualBox模拟的x86-64计算机中新建一个虚拟机(配置为ubuntu linux x86 64bit),并指定此虚拟机的虚拟硬盘为你刚才解压的vdi文件。创建完虚拟机后,就可以运行此虚拟幻镜,并可以开始学习
  59. ucore OS实验了。
  60. ```
  61. 用户名是 moocos
  62. 口令是 <空格键>
  63. ```
  64. > [NOTICE] 如果正确安装了virtualbox并配置好虚拟机,但无法运行虚拟机或无法加入虚拟硬盘, 可以尝试删除virtualbox的一些配置目录,比如:
  65. ```
  66. C:\Users\VirtualBox VMs\
  67. ```
  68. 建议a: 设置虚拟硬盘的大小为8GB以上,虚拟内存在1B以上。
  69. 建议b: 如果你的机器安装的是32位的windows,则下载32位的ubuntu 14.04 32bit img镜像。
  70. ### 四、在MAC OS下进行实验
  71. 感谢 altkatz!
  72. Using gcc49
  73. #### 1.install [homebrew](http://brew.sh/)
  74. #### 2.install binutils, gcc, gdb targeting i386-elf
  75. * `brew tap altkatz/homebrew-gcc_cross_compilers`
  76. * `brew install i386-elf-gcc` # may take an hour
  77. * `brew install i386-elf-gdb`
  78. #### 3. install qemu-system-i386
  79. * `brew install qemu`
  80. ### 五、手动在物理PC中安装环境
  81. -------------------------------------
  82. 特点:性能最好,但安装有一定难度,需要对Linux比较熟悉
  83. (这里假定安装的要是ubuntu14.04 x86-64的系统)
  84. 1) 在物理PC上安装ubuntu
  85. 下载ubuntu 14.04 64bit img镜像,需要把镜像刻录到可启动的光盘或闪盘中,把光盘或闪盘放入物理PC,并在物理PC上重启安装。
  86. 2) 在ubuntu系统中安装实验环境相关软件
  87. 在shell(比如gnome-terminal)下可执行如下命令来安装相关软件 (“$”是shell的提示符,不用输入)
  88. ```
  89. $ sudo apt-get update
  90. $ sudo apt-get upgrade
  91. $ sudo apt-get install build-essential git qemu-system-x86 vim-gnome gdb cgdb eclipse-cdt make diffutils exuberant-ctags tmux openssh-server cscope meld qgit gitg gcc-multilib gcc-multilib g++-multilib
  92. ```
  93. [NOTICE] 最小需要的安装包: build-essential git qemu-system-x86 gdb make diffutils gcc-multilib
  94. [NOTICE] 如要源码编译qemu,需要执行 `apt-get install zlib1g-dev libsdl1.2-dev libesd0-dev automake`
  95. ## 实验中的练习步骤
  96. 以VirtualBox为例,进入VirtualBox中运行的ubuntu,点击左侧的gnome-terminal软件图标,可启动gnome-terminal
  97. 软件。在此软件中,执行如下命令:
  98. 1) 目前环境中已经有ucore lab源码,可进一步取得最新ucore lab源码
  99. ```
  100. $cd moocos/ucore_lab #到ucore lab所在目录
  101. $git pull #取得最新的ucore lab源代码
  102. $cd
  103. ```
  104. 2) 学习源码
  105. ```
  106. $cd labX #X为 1--8
  107. ```
  108. 3) 阅读,修改源码,可以用eclipse-cdt, understand, gedit或vim软件
  109. ```
  110. $eclipse
  111. OR
  112. $understand
  113. ```
  114. 4) 修改完毕后,编译实验代码
  115. ```
  116. $make
  117. ```
  118. 5) 如果编译无误,则可以运行测试一下
  119. ```
  120. $make qemu
  121. ```
  122. 6) 如果需要调试,
  123. a. 可基于cgdb的字符方式(以lab1_ans为例)
  124. ```
  125. $cd labcodes_answer/lab1_ans
  126. $make debug
  127. ```
  128. 可以看到弹出两个窗口,一个是qemu,一个是cgdb
  129. 可以看到在bootloader的bootmain函数处停了下来。
  130. 然后我们就可以进一步在cgdb中用gdb的命令进行调试了
  131. ```
  132. (gdb)file bin/kernel #加载ucore kernel的符号信息
  133. (gdb)break kern_init #在函数kern_init处(即 0x100000地址处)设置断点
  134. (gdb)continue #继续执行
  135. ```
  136. 这时就可以看到在kern_init处停了下来,可进一步调试。
  137. b. 基于eclipse-CDT的debug view进行调试,如果安装了zylin debug插件,则完成初步配置后,
  138. 也可很方便地进行调试。
  139. 7) 可以运行如下命令,看看自己的得分
  140. ```
  141. $make grade
  142. ```
  143. ## 在线交流
  144. - [piazza,OS课程技术交流的主要在线QA平台](https://piazza.com/tsinghua.edu.cn/spring2015/30240243x/home)
  145. - QQ群 181873534 主要用于事件通知,聊天等
  146. ## 开发维护人员
  147. - [陈渝](http://soft.cs.tsinghua.edu.cn/~chen) yuchen AT tsinghua.edu.cn
  148. - 茅俊杰 eternal.n08 AT gmail.com
  149. ## 课程汇总信息
  150. - [课程汇总](https://github.com/chyyuu/mooc_os)
  151. ## UCORERS (代码贡献者)
  152. 茅俊杰、陈宇恒、刘聪、杨扬、渠准、任胜伟、朱文雷、
  153. 曹正、沈彤、陈旭、蓝昶、方宇剑、韩文涛、张凯成、
  154. S郭晓林、薛天凡、胡刚、刘超、粟裕、袁昕颢...
  155. 欢迎加入我们的OS兴趣小组,共同进步!
  156. ## 版权信息
  157. ucore OS起源于MIT CSAIL PDOS课题组开发的xv6&jos、哈佛大学开发的
  158. OS161教学操作系统、以及Linux-2.4内核。
  159. ucore OS中包含的xv6&jos代码版权属于Frans Kaashoek, Robert Morris,
  160. and Russ Cox,使用MIT License。ucore OS中包含的OS/161代码版权属于
  161. David A. Holland。其他代码版权属于陈渝、王乃铮、向勇,并采用GPL License.
  162. ucore OS相关的文档版权属于陈渝、向勇,并采用 Creative Commons
  163. Attribution/Share-Alike (CC-BY-SA) License.