# medical-os-labs-reference

**Repository Path**: observerw/medical-os-labs-reference

## Basic Information

- **Project Name**: medical-os-labs-reference
- **Description**: medical-os-labs的参考答案
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2024-05-26
- **Last Updated**: 2024-06-18

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 2024 空医操作系统课程实验

**本周实验：[点这里查看](./chapter-4/README.md)**

# (NEW!) 太长不看

- 每次实验课更新一章实验，文件夹名称为 `chapter-*`，做实验前阅读 `README.md`，然后补全 `src` 文件夹下所有 `TODO` 注释标注的地方的代码；
- 有问题在 gitee 仓库的 Issue 区提问；
- 完成一章实验后，记录运行结果，将实验报告提交到头歌；

# (NEW!) 实验安排

本实验总共分为四个章节，内容分别为：

- [实现单线程版本的问诊系统](./chapter-1/README.md)；
- [实现多线程版本的问诊系统](./chapter-2/README.md)；
- [实现基于线程池的问诊系统](./chapter-3/README.md)；
- [对问诊系统进行性能优化](./chapter-4/README.md)；

每节实验课更新一章实验，请在控制台输入如下命令获取最新的实验内容：

```sh
git pull
```

实验文件夹命名为 `chapter-*`，每个文件夹中包含如下内容：

- `README.md`：实验文档，包括实验内容、实验准备、实验要求等，请大家在完成实验前仔细阅读；
- `src`文件夹：实验源代码，包含了实验中需要补全的代码；

实验中需要完成的任务均用 `TODO` 注释进行了标注，比如：

<img src="assets/todo-example.png" alt="TODO tree" width="100%" />

请大家发挥聪明才智，按照实验要求补全代码，完成实验。我们也提供了一些例子供大家参考，这些例子使用 `EXAMPLE` 注释进行了标注，大家可以参考这些例子来完成实验。

怎么去寻找到这些 `TODO` 注释都在哪里？VSCode 提供了一个很好用的插件叫做 `TODO Tree`，安装后可以在侧边栏中看到所有的 `TODO` 注释，如下图所示：

<img src="assets/todo-tree.png" alt="TODO tree" width="50%" />

点击相应的条目，即可跳转到对应的代码位置。

# (NEW!) 考核方式

在每节实验完成后，请同学们在头歌上完成实验报告，实验报告的内容包括：

1. 实验内容：
   1. 对 `TODO` 部分补全后，**截图**或**复制**代码；
   2. 附上简要的解释（这段代码实现了什么功能，是如何实现的）；
2. 实验结果：对运行结果进行截图，每一章实验会有不同的实验结果展示要求，请按照要求进行展示；

**⚠️注意**：报告的内容力求精简，说明白即可，不用卷字数，字数多也不会加分。

**实验报告写在头歌的输入框中即可**，请不要单独写在 Word 文档中上传附件。

# (NEW!) 提问方式

完成实验免不了遇到很多奇奇怪怪的问题，这时候就需要大家积极提问了。我们希望大家尽量使用 [Gitee 仓库的 Issue 区](https://gitee.com/observerw/medical-os-labs/issues)进行提问：

<img src="assets/gitee-issue.png" alt="TODO tree" width="50%" />

点击“新建Issue”即可创建一个新的提问，请大家按照如下模板进行提问：

<img src="assets/gitee-issue-template.png" alt="TODO tree" width="100%" />

问题创建完成后，就可以在 Issue 区看到自己的提问了，助教将会尽快为大家解答；我们也希望同学们能够积极参与到解答问题的过程中，这样既能够加深自己对问题的理解，也能够帮助到其他同学。

<img src="assets/gitee-issue-detail.png" alt="TODO tree" width="100%" />

此外，每个 Issue 还有一个”点赞👍”功能，如果你看到其他同学的提问帮助你解决了你的问题，请给他点个赞吧！提出获得赞最多的问题的同学，我们会酌情予以加分（但不过很少，所以不用在这里卷，请大家实事求是的提问和点赞）。

# 环境安装

为了完成实验，首先我们需要配置一个 Linux 编程环境。你可能会问，这个 Linux 是什么？我明明在 Windows 上也照样能编程，为什么要费力气安装 Linux？

首先，Linux 是一类操作系统的统称，划分到实际的操作系统上则有很多种，例如 Ubuntu、CentOS、Debian，甚至学校常用的银河麒麟等等；本实验中我们需要使用到的便是 Ubuntu 20.04 发行版。

Windows 系统是由微软公司所开发的，需要用户花钱购买；由于其出色的易用性，所以被我们广泛的应用在日常的工作生活中；而 Linux 系统则是开源的，任何人都可以免费的安装它；虽然 Linux 系统在日常使用上没有 Windows 方便，但它被广泛应用在服务器等领域，是我们日常生活中很多计算机系统的基石，可以说是计算机领域的“幕后功臣”。

至于为什么我们要在 Linux 上编程，原因可以说是一种“市场效应”：我们通常都会在 Windows 平台上打游戏，很少听说有人会在 Linux 或者 MacOS 上打游戏，正因如此，Windows 平台的游戏开发者也会更多，提供的支持也会更加完善；而在编程领域也是同样的道理，全世界数以千万计的程序员都在使用 Linux 平台进行开发和协作，形成了一种事实上的“标准”，作为计算机初学者的我们自然也要尝试融入其中。

安装并使用 Linux 系统也是本次实验的一部分，通过这一过程我们可以形成对 Linux 系统的初步认识，从而更广泛深入的理解计算机操作系统。

## WSL （Windows Subsystem for Linux）安装

本实验中我们会使用 WSL 作为 Linux 编程环境。WSL 是由微软提供的系统功能，可以让我们在 Windows 系统中安装一个 Linux 子系统，这样我们就不用装双系统/安装繁琐的虚拟机了，可喜可贺。

这里我们假设大家所使用的操作系统都是 Windows 10/11；**我们需要安装的Linux系统名为 Ubuntu 20.04**。

首先右键任务栏中的 Windows 图标，选择终端（管理员），复制运行以下命令：

```powershell
Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName VirtualMachinePlatform, Microsoft-Windows-Subsystem-Linux
```

<img src="assets/1.png" alt="运行结果" width="100%" />

随后重启电脑。重启完成后，请再次打开控制台，复制运行以下命令：

```powershell
wsl --set-default-version 2
wsl --update
wsl --install -d Ubuntu-20.04
```

**⚠️注意**：如果运行上述命令时发生了错误，请联系助教进行手动安装。

安装成功后，需要设置用户名和密码（请注意，密码在输入过程中不会显示，因此看不到密码不用慌张，照常输入即可）：

<img src="assets/2.png" alt="设置用户名和密码" width="100%" />

当安装完成后，尝试在控制台中输入 `wsl`，如果出现以下界面，则说明安装成功：

<img src="assets/3.png" alt="wsl安装结算画面" width="100%" />

PS：如果未来不再需要使用该环境，可以通过以下命令卸载（但做实验的时候先不要卸载）：

```powershell
wsl --unregister Ubuntu-20.04
Disable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName VirtualMachinePlatform, Microsoft-Windows-Subsystem-Linux
```

注意在上述命令执行后，其中的数据将会被删除，无法恢复；因此如果有重要的文件请预先进行备份。

## Visual Studio Code

Visual Studio Code（VSCode）（[点击此处到官网下载](https://code.visualstudio.com/)）是一款轻量级的代码编辑器，相较于 Visual Studio 这样完整的集成开发环境，VSCode 更加轻量，更加节省系统资源；此外，VSCode 拥有丰富且活跃的插件生态系统。本实验中我们需要使用 VSCode 连接到刚刚安装的 WSL 环境中进行编程。

下载安装完成后打开 VSCode，将会是类似于如下的界面：

<img src="assets/2024-04-17-21.28.28.png" alt="vscode界面" width="100%" />

界面包含的元素有：

<img src="assets/element.png" alt="vscode元素" width="100%" />


首先点击侧边栏的扩展选项，下载 `WSL` 插件：

<img src="assets/4.png" alt="wsl插件" width="50%" />

随后点击左下角的蓝色标志，选择“Connect to WSL”选项，连接到 WSL：

<img src="assets/5.png" alt="连接到wsl" width="100%" />

蓝色标志显示“Ubuntu-20.04”即代表连接成功：

<img src="assets/6.png" alt="wsl连接" width="100%" />

然后选择 File-Open Folder，打开主目录（输入 `~`，会自动展开为主目录）：

<img src="assets/7.png" alt="打开主目录" width="100%" />

⚠️注意：**所谓的主目录其实就是 `/home/<你自己设置的用户名>`**，比如图中的 `/home/GK`；当你选择 Open Folder 后，如果显示的路径已经是主目录了，则直接点击 OK 即可；否则，请将路径整体替换为 `~` 符号（而不是在现有路径后添加 `~`）后点击 OK。

成功打开后，你将会看到类似如下的界面：

<img src="assets/9.png" alt="主目录" width="100%" />

⚠️注意：接下来的实验中我们会跟VSCode常常打交道，所以**请大家尽快熟悉VSCode的使用方法**。如下两个快捷键请务必掌握：

- `Ctrl + P`切换文件；
- `Ctrl + Shift + P`打开命令面板，输入搜索想要执行的命令，比如打开文件夹、新建文件等等；

具体细节请参见：

- [VSCode官方文档](https://code.visualstudio.com/docs)
- [VS Code ｜ 重新认识VSCode的界面](https://juejin.cn/post/7049371327089606692)
- [b站的众多VSCode教程](https://search.bilibili.com/all?vt=91048908&keyword=vscode%E6%95%99%E7%A8%8B)

## 常见问题

### 我的默认登录用户是root（运行 `whoami` 命令显示的是root），而不是我自己设置的用户名，该怎么办？

如果你现在已经是 root 账户，请在 WSL 环境打开路径为 `/etc/wsl.conf` 的文件，在其中找到：

```conf
[user]
default=root
```

将其修改为：

```conf
[user]
default=<你自己设置的用户名>
```

保存后重启 WSL 环境即可。

### 我还没有设置过自己的用户名和密码，该怎么办？

使用 root 账户登录，在控制台输入：

```sh
adduser <你自己设置的用户名>
```

<img src="assets/username.png" alt="设置用户名" width="60%" />

创建完成后输入：

```sh
su <你自己设置的用户名>
```

即可切换到你自己设置的用户名下。

### 忘记密码怎么办？

参见[微软官方文档](https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/wsl/setup/environment#set-up-your-linux-username-and-password)。

### 我的C盘空间不够，想把WSL安装到D盘，该怎么办？

- 对于当前还没有在C盘中安装过，想要在其他盘中从头安装的情况，请首先请将 `Ubuntu-2004.AppxBundle` 文件保存在某个位置；然后将这个文件的后缀名修改为 `.zip`（不知道如何修改后缀名，请[参见该文档](https://support.microsoft.com/zh-cn/windows/windows-%E4%B8%AD%E7%9A%84%E5%B8%B8%E8%A7%81%E6%96%87%E4%BB%B6%E6%89%A9%E5%B1%95%E5%90%8D-da4a4430-8e76-89c5-59f7-1cdbbc75cb01)），然后**解压到你想要安装的盘中**（比如想安装在D盘就解压到D盘中）。解压完成后你将会看到一个文件夹，将其中名为 `Ubuntu_2004.2021.825.0_x64.appx` 的文件修改后缀名为 `.zip`，解压到当前文件夹中。再次打开，你将会看到其中包含一个名为 `Ubuntu.exe` 的文件，双击运行该文件，按照要求设置用户名和密码即可。
- 对于目前已经安装到C盘，但想要将其迁移到其他盘的情况，请参考：[wsl安装到非C盘解决方案](https://zhuanlan.zhihu.com/p/419242528)；

### 我还有其他问题……

请将出现问题的界面截图（最好不要手机拍屏），私信联系助教。

# 实验准备

## 安装编译环境

请打开控制台：

<img src="assets/terminal.png" alt="vscode控制台" width="100%" />

在控制台中输入执行如下命令，打开 `install.sh` 文件：

```sh
touch ~/install.sh && code ~/install.sh
```

将安装脚本的内容（[点击此处查看](scripts/install.sh)）复制进去，**按Ctrl + S保存**（注意不保存执行不了），随后在控制台中输入以下命令：

```sh
sudo chmod +x ~/install.sh && ~/install.sh
```

其中的 `sudo` 代表以管理员权限运行，因此系统可能会要求你先输入先前设置的用户密码。在 Linux 系统中，有了管理员权限基本上就可以对系统做任何事情，包括一些危险的操作，因此使用 `sudo` 执行命令时请务必谨慎小心。

<img src="assets/sandwich.png" alt="xkcd" width="40%" />

如果你的运气特别好（运气也是计算机水平的一部分），那么你将会在控制台中看到如下内容：

```
开始配置环境...
更新源列表...(1/3)
源列表已更新。
开始安装必要的软件包...(2/3)
软件包安装完成。
开始克隆仓库...(3/3)
仓库克隆完成。
环境配置完成，正在打开仓库...
```

这说明你已经成功安装了必要的编译环境，并且将实验仓库下载到了本地。尝试在控制台输入 `g++ --version`，你应该会看到类似如下的输出：

```
g++ (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.2) 9.4.0
Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
```

这说明 `g++` （C++程序的编译器）运作正常。

## 安装必要插件

首先在 VSCode 中打开实验仓库：

```sh
code ~/medical-os-labs
```

然后点击扩展搜索 "@recommended"，点击如下按钮安装所有必要的 VSCode 插件：

<img src="assets/2024-04-23-00.15.53.png" width="50%" />

## 测试

现在一切准备就绪，让我们运行一个简单的C++项目，测试一下环境是否正常工作。

实例项目位于 `example` 目录中，我们可以在VSCode的资源管理器中看到它：

<img src="assets/2024-04-23-00.05.09-1.png" width="50%" />

该目录中包含如下文件：

```
example/
├── src
│   └── main.cpp
└── xmake.lua

1 directory, 2 files
```

其中 `main.cpp` 即为 C++源代码文件，你可以尝试在里面编写一些代码，回忆一下 C++的相关知识。默认程序（当然是）输出 `hello world!`：

```cpp
#include <iostream>

int main(int argc, char **argv) {
  std::cout << "hello world!" << std::endl;
  return 0;
}
```

当你编写完毕想要运行程序时，请在控制台输入（确保你的控制台当前所在路径为 `~/medical-os-labs`）：

```sh
xmake && xmake run example
```

程序将会编译并运行，在控制台输出：

```
hello world!
```

至此，你已经成功完成了实验环境的配置，恭喜你（鼓掌鼓掌）。

## Linux 简简简单版入门

1. 使用 Linux 最重要的是学会通过控制台来执行命令，请参见：[新手指南： Linux 新手应该知道的 26 个命令](https://linux.cn/article-6160-1.html)自行学习；
2. 话虽这么说，本次实验其实不太需要大家自己去输入太多命令，因为大多数操作我们已经为大家写好了脚本，只需要运行脚本即可，但是了解一些基本的命令还是有必要的；
3. 此外，大多数操作我们需要通过VSCode提供的图形界面来执行，所以**熟悉VSCode的使用方法是重中之重**；