# xv6-course

**Repository Path**: whc_softHardware/xv6-course

## Basic Information

- **Project Name**: xv6-course
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: C
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2024-01-06
- **Last Updated**: 2024-01-06

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

#+TITLE: XV6 操作系统实践
#+AUTHOR: Jinghui Hu
#+EMAIL: hujinghui@buaa.edu.cn
#+DATE: <2023-10-24 Tue>
#+STARTUP: overview num indent

#+BEGIN_QUOTE
如果觉得讲解得好，请喝一杯咖啡也是极好的
#+END_QUOTE

[[file:img/pay.jpg]]

- Github [[https://github.com/Jeanhwea/xv6-course][link]]
- Gitee 镜像 [[https://gitee.com/jeanhwea/course-xv6][link]]

* 捐赠
好心的捐赠大佬可以备注一下： *xv6+昵称*
我会在下面会记录一下，感谢！

| date             | name |
|------------------+------|
| <2023-12-27 Wed> | V*i  |
| <2023-12-30 Sat> | *一   |

* 简介
XV6 是 MIT 开发的一个教学用的完整的类 Unix 操作系统，并且在 MIT 的操作系统课程
6.828 中使用
1. 它源自 Dennis Ritchie 和 Ken Thompson 的 Unix Version 6 (v6)
2. 通过阅读并理解 XV6 的代码，可以清楚地了解操作系统中众多核心的概念 (1w)
3. 目前 MIT XV6 操作系统支持 x86 和 riscv 两种体系结构

* 主题
- 序言
  1) [[file:01-x86-arch.org][x86 体系结构]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1cw411z7Ro][视频 01]]
  2) [[file:02-qemu-simulator.org][QEMU 模拟器]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1me411R7MN][视频 02]]
  3) [[file:03-minimal-os.org][编写最小操作系统]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1Fe411975E][视频 03]]
- 走进操作系统
  1) [[file:11-os-overview.org][操作系统概览]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1vu4y1h7mR/][视频 11]]
  2) [[file:12-from-asm-to-c.org][从汇编到 C 语言]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1hM411Q7eb/][视频 12]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1a94y1G7HV/][视频 12a]]
  3) [[file:13-xv6-startup.org][xv6 启动流程分析]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1az4y1A7zU/][视频 13]]
- 内存管理
  1) [[file:21-page-table.org][x86 体系结构分页机制]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1CC4y1778j/][视频 21]]
  2) [[file:22-mem-init.org][开启分页及 freelist 初始化]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1bQ4y1n7iE/][视频 22]]
  3) [[file:23-kmem-pgtab.org][内核页表初始化]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1Ew411x77A/][视频 23]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1ng4y19751/][视频 23a]]
- 进程管理
  1) [[file:31-intro-process.org][进程创建]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1Nz4y1A7BW/][视频 31]]
  2) [[file:32-init-start.org][调度器启动及切换用户态地址空间]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1fu4y1N7D4/][视频 32]]
  3) [[file:33-context-switch.org][上下文切换及内核态执行]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV11g4y1Q7Ux/][视频 33]]
  4) [[file:34-enter-shell.org][从 initcode 到 shell 启动]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1Fw411K7pE/][视频 34]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1eb4y1M7ie/][视频 34a]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1DG411U7vo/][视频 34b]]
- 中断管理
  1) [[file:41-intro-interrupt.org][中断初始化及调用流程]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV14G411D74x][视频 41]]
  2) [[file:42-exec-syscall.org][exec系统调用流程分析]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1194y1H7Wt/][视频 42]]
  3) [[file:43-hw-interrupt.org][中断及设备初始化]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1XN411T7V7/][视频 43]]
  4) [[file:44-multi-core-boot.org][多核处理器启动流程]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1Kb4y1u7zg/][视频 44]]
  5) [[file:45-disk-driver.org][磁盘驱动]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1nC4y1P7yh/][视频 45]]
- 锁与调度
  1) [[file:51-locking.org][同步与锁]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1Lc411Q7Wr/][视频 51]]
  2) [[file:52-sleeplock.org][sleeplock 与死锁]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1eM411o7cK/][视频 52]]
  3) [[file:53-scheduling.org][调度、睡眠与唤醒]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1KN4y127NB/][视频 53]]
  4) [[file:54-proc-lifecycle.org][进程生命周期]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1zG411i7fs][视频 54]]
  5) [[file:55-pipe.org][管道]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1Lj411j7Fe/][视频 55]]
- 文件系统
  1) [[file:61-fs-overview.org][文件系统概览]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1ac411S7dL/][视频 61]]
  2) [[file:62-buffer.org][Disk 和 Buffer]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1Lu4y1V73q/][视频 62]]
  3) [[file:63-logging.org][Log 层]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1QN411L7S4/][视频 63]]
  4) [[file:64-inode.org][inode 层]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1Nu4y1G757/][视频 64]]
  5) [[file:65-directory-path.org][directory 层和 pathname 层]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1YC4y1R7Bn/][视频 65]]
  6) [[file:66-file-descriptor.org][文件描述符层]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1ec41117jr/][视频 66]]
- 总结
  1) 总结 | [[https://www.bilibili.com/video/BV1eg4y1y7cm/][视频 90]]

* 总结
#+BEGIN_SRC sh
  date
#+END_SRC

#+RESULTS:
: Tue Dec 12 11:18:46 PM CST 2023

1. 开始录制时间 2023 年 10 月 23 日
2. 内存相关
   - 但是很多操作系统的实现更加精巧；例如，
   - xv6 不能向磁盘中请求页，
   - 没有实现 copy-on-write 的 fork 操作
     - fork -> exec
   - 共享内存和惰性分配页（lazily-allocated page）
     - malloc(..)
   - x86 支持段式内存转换，但 xv6 仅用它来实现 proc 这种有固定地址
     - segment
     - paging
   - 在内存较多的机器上使用 x86 的 4MB 大小的“超级页”, xv6 不支持
     - database join/select
3. 进程相关
   - 我们最好以锁为基础来构建高级的同步队列，虽然 xv6 并没有这么做
     - spinlock/sleeplock
     - queue, TaskPoolExecutor/ 信号量 semaphore
   - 让每个进程都有优先级。主要思想是优先处理高优先级的可运行进程。
     - proc.c 优先级 nicevalue
   - 但是由于要权衡多项指标，例如要保证公平性和高的吞吐量，调度算法往往很快变得复杂起来
   - 复杂的调度算法还会无意中导致像优先级倒转（priority inversion）和护航（convoy）这样的现象
   - Linux 内核的 sleep 用一个显式的进程队列代替 xv6 中的等待队列（wait channel）；而该队列本身内部还有锁
     - sleep/wakeup
   - 信号量是另一种合作机制
4. 驱动相关
   - 用户在读一个文件的时候，这个文件的数据将会被拷贝两次。
      - 第一次是由驱动从硬盘拷贝到内核内存，之后通过 read 系统调用，从内核内存拷贝到用户内存。
      - ide => bcache buf->data
      - dinode => inode
      - 零拷贝
   - 日志记录不是唯一的崩溃后的恢复机制
     - recover_from_log / redo log
     - 比如，UNIX 系统中的 fsck 命令来检查每个文件和目录以及各个块和 i 节点可用的链表，
     - 查找并解决出现的不一致问题
   - 如果磁盘操作失败，xv6 报警
     - 使用冗余来掩饰磁盘错误
     - RAID 冗余磁盘阵列

* 答疑
1. 12a 答疑一 [[file:12a-Q&A.org]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1a94y1G7HV/][视频 12a]]
2. 34a 答疑二 [[file:34a-Q&A.org]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1eb4y1M7ie/][视频 34a]]
2. 34b 答疑三 [[file:34b-Q&A.org]] | [[https://www.bilibili.com/video/BV1DG411U7vo/][视频 34b]]

* 资源
1. MIT 课程官网 [[https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/][6.828]]
2. x86 版本 [[https://github.com/mit-pdos/xv6-public][xv6-public]]
3. riscv 版本 [[https://github.com/mit-pdos/xv6-riscv][xv6-riscv]]
4. gas 手册 [[https://sourceware.org/binutils/docs/as/index.html][gas]]
5. Unix 源代码 [[https://www.tuhs.org/][Unix Heritage Society]]