OSKernel2025-WHU-OSLab

一、简介

whu-oslab 是基于 xv6 架构设计，并针对 2025年全国大学生计算机系统能力培养大赛 (OSComp) 进行改造与优化的 RISC-V (rv64) 操作系统内核。

主要特性：

• 核心架构: 基于 RISC-V 64位架构，支持 Sv39 分页机制与 M/S/U 特权级切换。
• 文件系统: 移除了原版简易文件系统，完全重写并适配了 FAT32 文件系统，支持长文件名 (LFN)、多簇读写与 Buffer Cache 高速缓存。
• 进程管理: 实现了完善的进程生命周期管理，支持 fork/exec/wait 原语，以及管道 (pipe) 等 IPC 机制。
• 内存管理: 采用物理页帧分配与缺页异常处理相结合的策略，支持 brk/mmap 等系统调用。

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二、初赛完成情况

指令集架构: RISC-V (VisionFive 2 / QEMU)

截至目前，本项目已通过所有基础功能测试用例 (Pass All Tests)，涵盖：

• 基础系统调用 (fork, exec, wait, exit, getpid, etc.)
• 文件系统操作 (open, read, write, mkdir, mount, etc.)
• 内存管理 (brk, mmap, munmap)
• 进程间通信 (pipe)
• 时间与杂项 (gettimeofday, times, uname)

详细的实现细节与设计思路请参阅 design.md。

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三、启动运行说明 (Build & Run)

推荐使用 Docker 容器以获得统一的开发环境。我们已配置 VSCode 调试支持 (Launch Configuration)，可直接在 IDE 中进行源码级调试。

1. Docker 环境配置

获取镜像:

docker pull docker.educg.net/cg/os-contest:2024p8.3

启动容器:

docker container run -it --name oslab --rm \
  -p 127.0.0.1:26000:26000 \
  --mount type=bind,src=.,dst=/riscv-os \
  -w /riscv-os \
  docker.educg.net/cg/os-contest:2024p8.3 /bin/bash

2. 编译与运行

进入容器后：

# 编译并运行 (QEMU)
make qemu

3. 调试 (Debugging)

方式一：命令行 GDB

1. 启动 QEMU 并在 26000 端口等待:

   make qemu-gdb

2. 新开一个终端连接:

   riscv64-unknown-elf-gdb kernel-qemu -ex "target remote localhost:26000"

方式二：VSCode 调试器 (推荐)

1. 在 VSCode 中按 F5 (启动 "GDB Remote" 配置)，即可直接连接容器进行断点调试。

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四、文档

• 设计与分析文档 (design.md): 项目的核心文档，包含系统架构图、各模块详细设计（内存、进程、FS）、遇到的重难点问题及解决方案。
• 原始设计文档(.md): 项目的初始文档，描述了本项目在未移植支持到比赛内核时的设计。

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五、演示视频

本项目的设计展示与功能演示视频已上传至百度网盘：

• 下载链接: https://pan.baidu.com/s/13DkqFNnFyYnoq7thD_cAww?pwd=k5ea

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六、参考资料

• xv6-riscv: 基础内核架构参考。
• RISC-V Privileged Specification: RISC-V 特权级指令集规范。
• Microsoft FAT32 Specification: FAT32 文件系统标准文档。