BJTU 2022 操作系统课程实验

实验概览

本实验旨在一步一步展示如何从零开始用 Rust 语言写一个基于 RISC-V 架构的类 Unix 内核 。实验内容主要分为以下几个方面。

• Lab 0 - 配置操作系统开发的基本环境。
• Lab 1 - 构建一个独立的不依赖于 Rust 标准库的可执行程序。
• Lab 2 - 实现裸机上的执行环境以及一个最小化的操作系统内核。
• Lab 3 - 实现一个简单的批处理操作系统并理解特权级的概念。
• Lab 4 - 实现一个支持多道程序和协作式调度的操作系统。
• Lab 5 - 实现一个分时多任务和抢占式调度的操作系统。
• Lab 6 - 实现内存的动态申请和释放管理。
• Lab 7 - 实现进程及进程的管理。

共计 8 个实验项目，通过实验的方式深入研讨操作系统底层的工作原理，并使用 Rust 语言逐步实现一个基本的操作系统内核。

实验环境要求

1. OS 环境配置：对于 Windows 10/11 和 macOS 上的用户，可以使用 WSL 2、VMware Workstation、Parallels Desktop 等相关软件， 通过虚拟机方式安装 openEuler 22.03 LTS，并在上面进行实验。注意 VirtualBox 虚拟机会在后续实验操作中出现问题，不建议使用。
2. Rust 环境配置：需要在虚拟机上配置好 Rust 开发环境。
3. Qemu 模拟器安装：我们需要使用 Qemu 7.0.0 以上版本进行实验，为此，从源码手动编译安装 Qemu 模拟器。

前置知识

1. 熟悉操作系统相关知识。比如，一个程序运行中操作系统到底起了什么作用？程序运行中操作系统的内核态和用户态工作情况？OS 的系统调用？进程？内存？IO？等。
2. 对计算机体系结构有一定简单了解。比如，裸机是什么？裸机上能跑程序吗？什么是指令集？计算机体系结构？CPU、内存、IO 等这些硬件之间如何协调完成计算任务的？
3. 能够读懂简单的汇编语言、能够读懂简单的 Makefile 文件。
4. 熟悉 Rust 基本语法，包括 Cargo 项目结构、Trait、函数式编程、Unsafe Rust、错误处理等。为了便于同学们入门 Rust，我们准备了一份 Rust 入门教程。

参考

本教程内容参考了清华大学操作系统实验课 rCore 。并在其基础之上做了一定程度的修改和完善。

Contribution

如果在阅读本教程的过程中发现内容有疏漏之处，欢迎提 issue。