参考：https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2020/labs/util.html
这一板块来讲述控制台方面的知识，我分为两部分，一部分是本文要讲述的控制台的输入输出，另一部分是交互程序 $shell$ 这在下篇讲述。控制台的输入部分在键盘那儿讲了一点儿，当初说了怎么从键盘获取输入，但是没有讲述怎么处理，本篇来补齐。这个顺序是稍微乱了点，但影响不大，$xv6$ 这个系列也接近尾声了，我后面会查漏补缺好好整理一番。
本实验探索如何使用陷阱实现系统调用。您将首先使用栈做一个热身练习，然后实现一个用户级陷阱处理的示例。
输入 file ./kernel/kernel载入符号表,然后target remote loaclhost:26000即可:
在本实验中，您将探索页表并对其进行修改，以简化将数据从用户空间复制到内核空间的函数。
教材上写的话一般比较精炼和官方，所以阅读起来不好理解，课堂上老师讲的更加大白话和易懂一些，所以这也是本节进行补充说明的原因，如果觉得锁章节已经掌握了，那么可以跳过对本节的阅读。
本实验将使您熟悉多线程。您将在用户级线程包中实现线程之间的切换，使用多个线程来加速程序，并实现一个屏障。
上一个Lab实现了一些shell工具，这个Lab实现一些系统调用，来帮助理解系统调用如何工作、如何暴露。
在上一个实验中，您使用系统调用编写了一些实用程序。在本实验室中，您将向xv6添加一些新的系统调用，这将帮助您了解它们是如何工作的，并使您了解xv6内核的一些内部结构。您将在以后的实验室中添加更多系统调用。
This lab will familiarize you with xv6 and its system calls.
xv6中的sleep函数本质就是软件定时器的实现，但是其思路并不是在每次时钟中断发生时，唤醒所有到期的定时任务，而是直接唤醒所有睡眠的任务，让其自身去检查是否睡够了，如果没睡够，那么就继续接着睡。
需要注意的是，这两个工具都需要是 RISC-V 版本的，因为 xv6 是依赖 RISC-V 指令集架构的。
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()、exec()、pipe()、dup()这几个系统调用的介绍，会在后面实验中用到。
您将使用称为 E1000 的网络设备来处理网络通信。 对于 xv6（以及您编写的驱动程序），E1000 看起来像是连接到真实以太网局域网 (LAN) 的真实硬件。 实际上，您的驱动程序将与之通信的 E1000 是由 qemu 提供的仿真，连接到同样由 qemu 仿真的 LAN。 在这个模拟 LAN 上，xv6（“guest”）的 IP 地址为 10.0.2.15。 Qemu 还安排运行 qemu 的计算机出现在 IP 地址为 10.0.2.2 的 LAN 上。 当 xv6 使用 E1000 向 10.0.2.2 发送数据包时，qemu 会将数据包传送到您正在运行 qemu（“主机”）的（真实）计算机上的适当应用程序。(就是qemu模拟器传递数据到真实的计算机中)
大家好，我是架构君，一个会写代码吟诗的架构师。今天说一说XV6操作系统代码阅读心得（一）：启动加载、中断与系统调用,希望能够帮助大家进步!!!
操作系统的任务是在多个程序之间共享一台计算机，并提供比硬件本身支持的更有用的服务。操作系统管理和抽象底层硬件,例如:
文件系统的创建在原理上并不复杂，就是创建文件系统所需要的元信息，比如说超级块的位置和大小，日志区的位置和大小，$inode$ 区的位置和大小等等，将这些基本信息写入磁盘相应的地方就是所谓的创建文件系统了。当然这只是基本原理，还有很多细节要处理，我们在 $xv6$ 创建文件系统的程序中再详细了解。
In this lab you will explore page tables and modify them to simplify the functions that copy data from user space to kernel space.
MIT_6.s081_Lab4:Xv6 and Trap 于2022年3月5日2022年3月5日由Sukuna发布 Lab4_1 RISC-V Assembly 我们需要运行对call.c这份代码的编译,然后回答一些问题 make fs.img编译之后我们可以找到下面的 int g(int x) { 0: 1141 addi sp,sp,-16 2: e422 sd s0,8(sp) 4: 0800
操作系统接口 操作系统的任务是让多个程序共享计算机（资源），并且提供一系列基于计算机硬件的但更有用的服务。操作系统管理并且把底层的硬件抽象出来，举例来说，一个文字处理软件（例如word）不需要关心计算机使用的是哪种类型的磁盘。操作系统使得硬件可以多路复用，允许许多程序共同使用计算机并且在同一时间上运行。最后，操作系统为程序间的互动提供受控的方法，因此多个程序可以共享数据、协同工作。 计算机操作系统通过接口向用户程序提供服务。设计一个好的接口是一件困难的事情。一方面，我们希望设计出来的接口足够简单且功能单一（
上一篇文章中，我们通过源码跟踪了整个Trap的执行流程，本文追踪我们通过Debug的方式，来验证上一篇文章的说法。
本章概述了如何组织操作系统来实现这三个要求。事实证明，有很多方法可以做到这一点，但是本文侧重于以宏内核为中心的主流设计，许多Unix操作系统都使用这种内核。本章还概述了xv6进程（它是xv6中的隔离单元）以及xv6启动时第一个进程的创建。
系统调用就是调用操作系统提供的一系列内核功能函数，因为内核总是对用户程序持不信任的态度，一些核心功能不能直接交由用户程序来实现执行。用户程序只能发出请求，然后内核调用相应的内核函数来帮着处理，将结果返回给应用程序。如此才能保证系统的稳定和安全。本节采用 $xv6$ 的实例来讲解系统调用具体是如何实现的。
实现一个内存页懒分配机制，在调用 sbrk() 的时候，不立即分配内存，而是只作记录。在访问到这一部分内存的时候才进行实际的物理内存分配。
前面两节整理了调度小节课程上所讲内容，本节将对应教材章节内容进行整理(相关代码可能不会给出，大家可以参考前面两节配合食用)。
这个实验探索系统调用是如何通过trap实现的，会涉及到汇编代码和寄存器操作，建议先参考xv6手册以及xv6源码分析--trap机制。
In this lab you will add some new system calls to xv6, which will help you understand how they work and will expose you to some of the internals of the xv6 kernel. You will add more system calls in later labs.
本节来看看在 $xv6$ 里面一些常见的命令是如何实现的，它们都是用户程序，封装系统调用而成，大多数都很简单一眼过去就能懂那种，来看：
本文需要接着系统调用，也是接着 $xv6$ 文件系统的最后一层，讲述各种具体的文件系统调用是怎么实现的，文件描述符，$inode$，文件之间到底有什么关系，创建打开关闭删除文件到底是何意义，文件删除之后数据就不存在了吗，链接又作何解释等等问题，看完本文相信你能找到答案。
线程可以认为是一种在有多个任务时简化编程的抽象。一个线程可以认为是串行执行代码的单元。如果你写了一个程序只是按顺序执行代码，那么你可以认为这个程序就是个单线程程序，这是对于线程的一种宽松的定义。虽然人们对于线程有很多不同的定义，在这里，我们认为线程就是单个串行执行代码的单元，它只占用一个CPU并且以普通的方式一个接一个的执行指令。
今天这节课也是讲解文件系统的logging，这节课讲的是Linux中的广泛使用的ext3文件系统所使用的logging系统，同时我们也会讨论在高性能文件系统中添加log需要面对的一些问题。首先我会花几分钟来回顾一下，为什么我们要学习logging。
进程，这个词大家应该耳熟能详了，那进程是什么呢？我们说程序一般是外存上的一个可执行文件，而进程就是这个可执行文件在内存中的一个执行实例。概念始终只会是一个抽象的概念，进程系列文章通过 $xv6$ 的实例来将进程这个概念具象化。本篇主要介绍进程涉及到的一些数据结构，废话不多说，直接来看
实验2_1主要是完成一个新的系统调用,这个系统调用主要的功能就是追踪,主要就是创建一个新的跟踪系统调用来控制跟踪,它应该采用一个参数,一个整数“掩码”,其位指定要跟踪的系统调用.比如说跟踪fork系统调用就会调用trace(1<<SYS_USER_FORK).我们需要修改 xv6 内核以在每个系统调用即将返回时打印出一行.该行应包含进程id、系统调用的名称和返回值,我们还必须对这个进程以及所有子进程进行跟踪.
$xv6$ 将文件系统的设计分为 7 层：$磁盘 \rightarrow 缓冲区 \rightarrow 日志 \rightarrow inode \rightarrow 目录 \rightarrow 路径 \rightarrow 文件描述符$ ，本文讲述磁盘和缓冲区两个部分
一直想了解下操作系统相关的东西，发现了这个资源（MIT的6.S081课程），希望能借此来掌握操作系统的一些知识。学习的是2020年秋季学期（2020 fall）的资源。
大多数内核，包括xv6，交错执行多个活动。交错的一个来源是多处理器硬件：计算机的多个CPU之间独立执行，如xv6的RISC-V。多个处理器共享物理内存，xv6利用共享（sharing）来维护所有CPU进行读写的数据结构。这种共享增加了一种可能性，即一个CPU读取数据结构，而另一个CPU正在更新它，甚至多个CPU同时更新相同的数据；如果不仔细设计，这种并行访问可能会产生不正确的结果或损坏数据结构。即使在单处理器上，内核也可能在许多线程之间切换CPU，导致它们的执行交错。最后，如果中断发生在错误的时间，设备中断处理程序修改与某些可中断代码相同的数据，可能导致数据损坏。单词并发（concurrency）是指由于多处理器并行、线程切换或中断，多个指令流交错的情况。
所有这一切都源自一个学生实验项目：CPU Experiment（CPU 实验）。首先说说这个 CPU 实验是什么。
下图是一台Athena计算机（注，MIT内部共享使用的计算机）的top指令输出。如果你查看Mem这一行:
操作系统可以使用页表硬件的技巧之一是延迟分配用户空间堆内存（lazy allocation of user-space heap memory）。
本节我们会将重点放在coordination，XV6通过Sleep&Wakeup实现了coordination。最后我们会讨论lost wake-up的问题。
有三种事件会导致CPU搁置普通指令的执行，并强制将控制权转移到处理该事件的特殊代码上:
This lab explores how system calls are implemented using traps. You will first do a warm-up exercises with stacks and then you will implement an example of user-level trap handling.
一些操作系统（例如 Linux）通过在用户空间和内核之间共享只读区域中的数据来加速某些系统调用。 这消除了在执行这些系统调用时对内核交叉的需要。
锁，大家应该很熟悉了，用来避免竞争，实现同步。本文以 $xv6$ 为例来讲解锁本身是怎么实现的，废话不多说先来看一些需要了解的概念：
xv6根据执行的是用户代码还是内核代码，对CPU陷阱寄存器的配置有所不同。当在CPU上执行内核时，内核将stvec指向kernelvec(kernel/kernelvec.S:10)的汇编代码。
页表是操作系统为每个进程提供私有地址空间和内存的机制。页表决定了内存地址的含义，以及物理内存的哪些部分可以访问。它们允许xv6隔离不同进程的地址空间，并将它们复用到单个物理内存上。
$shell$ 诸位应该很熟悉，它获取控制台的输入，然后执行一定的任务，实现人机交互。本文主要通过 $xv6$ 来看看如何实现一个简单的 $shell$，$shell$ 实现分为两个主要步骤，一解析输入的命令字符串，二执行命令。
前面两节，我们介绍了xv6 文件系统教材上的相关小节说明，从本节开始，将整理课程所讲内容
本文讲解如何搭建6.S081的环境，主要涉及到仿真模拟器(qemu)、镜像文件、依赖。Ubuntu20搭建起来比较简单，执行以下命令即可。6.S081环境搭建
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