介绍(2015)

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。

实验总体流程

1. 在学堂在线查看OS相关原理和labX的视频；
2. 在实验指导书 on gitbook上阅读实验指导书，并参考其内容完成练习和实验报告；
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）；
4. 如实验中碰到问题，在在线OS课程问题集查找是否已经有解答；
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课程问题集没找到解答，可到piazza在线OS课程问答和交流区提问。（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）；
6. 可进一步在学堂在线或在线的操作系统课程练习题完成实验相关的练习题；

【提醒】实验指导书 on gitbook中会存在一些bug，欢迎在在piazza在线OS课程问答和交流区提出，会有奖分！

实验内容

实验指导书

• 实验指导书 on gitbook
• 实验常用工具列表

【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.

实验题目

1. lab0 : 完成实验环境的搭建，熟悉基本的Linux命令和工具
2. lab1 ：启动操作系统
3. lab2 ：物理内存管理
4. lab3 ：虚拟内存管理
5. lab4 ：内核线程
6. lab5 ：用户进程
7. lab6 ：处理器调度
8. lab7 : 同步互斥
9. lab8 : 文件系统

实验环境

ucore OS实验主要在Linux环境下开发。如果你使用的是非Linux环境，则建议参考下面两种方法。

Windows下基于MingW进行实验

• 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

[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！

Windows下基于VirtualBox or VMWare进行实验

1. 安装VirtualBox or VMWare软件

VirtualBox虚拟机软件

https://www.virtualbox.org/

[NOTICE] 也可以安装vmware虚拟机软件

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

并下载已经安装好ubuntu 14.04 x86-64的虚拟硬盘文件压缩包。 VirtualBox的虚拟硬盘文件压缩包2015版

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压缩包可以用haozip for windows软件解压。解压压缩包后，可得到如下内容（大约6GB多）。

mooc-os-2015-2.vdi

如果此时你已经安装好了VirtualBox，在Windows资源管理器中双击文件“mooc-os.vbox”， 就可以在VirtualBox模拟的x86-64计算机中运行ubuntu 14.04 x86-64，并可以开始学习 ucore OS实验了。

用户名是 moocos
口令是 <空格键>

手动在物理PC或VirtualBox中安装ubuntu 14.04 64bit 和实验环境相关软件

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（这里假定安装的要是ubuntu14.04 x86-64的系统）

1. 在物理PC或VirtualBox上安装ubuntu

下载ubuntu 14.04 64bit img镜像，

1.1) 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P，并在物理PC上重启安装。

1.2）在配置VirtuaBo虚拟环境中，选择虚拟光盘的来源为下载的ubuntu 14.04 64bit img镜，然后启动irtualBox中新建的虚拟系统进行安装。

建议a: 设置虚拟硬盘的大小为8GB以上，虚拟内存在1B以上。 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。

2. 在ubuntu系统中安装实验环境相关软件 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)

  $ sudo apt-get update
  $ sudo apt-get upgrade
  $ 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 gcc-multilib gcc-multilib g++-multilib

[NOTICE] 最小需要的安装包： build-essential git qemu-system-x86 gdb make diffutils gcc-multilib

[NOTICE] 如要源码编译qemu,需要执行 apt-get install zlib1g-dev libsdl1.2-dev libesd0-dev automake

实验中的练习步骤

进入VirtualBox中运行的ubuntu，点击左侧的gnome-terminal软件图标，可启动gnome-terminal 软件。在此软件中，执行如下命令：

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

  $cd  moocos/ucore_lab  #到ucore lab所在目录
  $git pull   #取得最新的ucore lab源代码
  $cd

2. 学习源码

  $cd labX  #X为 1--8

3. 阅读，修改源码，可以用eclipse-cdt, understand, gedit或vim软件

  $eclipse
OR
  $understand

4. 修改完毕后，编译实验代码

  $make

5. 如果编译无误，则可以运行测试一下

  $make qemu

6. 如果需要调试，

a. 可基于cgdb的字符方式(以lab1_ans为例)

  $cd labcodes_answer/lab1_ans
  $make debug

可以看到弹出两个窗口，一个是qemu,一个是cgdb 可以看到在bootloader的bootmain函数处停了下来。 然后我们就可以进一步在cgdb中用gdb的命令进行调试了

 (gdb)file bin/kernel   #加载ucore kernel的符号信息
 (gdb)break kern_init   #在函数kern_init处（即 0x100000地址处）设置断点
 (gdb)continue          #继续执行

这时就可以看到在kern_init处停了下来，可进一步调试。

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， 也可很方便地进行调试。

7. 可以运行如下命令，看看自己的得分

  $make grade

与实验相关的资料

清华大学计算机系本科操作系统课程的主讲老师

向勇 陈渝

开发维护人员

• 陈渝 yuchen AT tsinghua.edu.cn
• 茅俊杰 eternal.n08 AT gmail.com

助教

茅俊杰、何嘉权、曹睿东、武祥晋、辛云星、刘聪、常铖

教学平台支持

张禹、郭旭

WIKI

http://os.cs.tsinghua.edu.cn/oscourse/OS2015

学堂在线

https://www.xuetangx.com/courses/TsinghuaX/30240243X/2015_T1/about

在线交流

• piazza，OS课程技术交流的主要在线QA平台
• QQ群 181873534 主要用于事件通知，聊天等

课程汇总信息

• 课程汇总

希望了解OS基本概念和原理的同学

• OS课程资料
• OS MOOC公开课(原理部分)

希望了解OS设计与实现细节的同学

• OS实验资料
• OS实验代码
• OS MOOC公开课(实验部分)

希望自己动手实践OS的同学

• "操作系统简单实现与基本原理 — 基于ucore" (持续更新,变动较大)
• "操作系统简单实现与基本原理 — 基于ucore" 配套代码
• ucore plus 跨硬件平台的ucore OS

UCORERS (代码贡献者)

茅俊杰、陈宇恒、刘聪、杨扬、渠准、任胜伟、朱文雷、 曹正、沈彤、陈旭、蓝昶、方宇剑、韩文涛、张凯成、 S郭晓林、薛天凡、胡刚、刘超、粟裕、袁昕颢...

版权信息

ucore OS起源于MIT CSAIL PDOS课题组开发的xv6&jos、哈佛大学开发的 OS161教学操作系统、以及Linux-2.4内核。

ucore OS中包含的xv6&jos代码版权属于Frans Kaashoek, Robert Morris, and Russ Cox，使用MIT License。ucore OS中包含的OS/161代码版权属于 David A. Holland。其他代码版权属于陈渝、王乃铮、向勇，并采用GPL License. ucore OS相关的文档版权属于陈渝、向勇，并采用 Creative Commons Attribution/Share-Alike (CC-BY-SA) License.

NOTICE

如果你发现了问题，有好的建议或意见,请给 yuchen AT tsinghua.edu.cn 发电邮； 如果你完成这8个实验，且对进一步探索、研究、研发操作系统感兴趣，请给 yuchen AT tsinghua.edu.cn 发电邮，欢迎加入我们的OS兴趣小组，共同进步！