Rusty Mos 是一个使用 Rust 语言编写、移植自北航操作系统课程实验系统 MOS，具备与原 MOS 兼容的特性，并提供了基于伙伴系统的内核态全局分配器（Global Allocator），以及支持进程间多页通信的共享内存池机制，动态异常入口等新增内容。
- Rust 工具链（要求使用 nightly 版本），并包含下列组件：
rust-src,llvm-tools,rust-docs,clippy
- QEMU 模拟器，需要使用下列内容运行内核：
qemu-system-mipsel
- mips-gcc 交叉编译工具（若只构建内核则不需要），需要使用下列内容：
mips-linux-gnu-gcc,mips-linux-gnu-ld
- 构建工具：
make
在线阅读：https://swkfk.github.io/Rusty-Mos/rusty_mos/index.html。
或者在此仓库的 docs 分支获取，页面入口位于 rusty_mos/index.html。
或者在获取仓库后，使用 make doc 构建，生成文件将位于 doc 文件夹中，页面入口位于 doc/rusty_mos/index.html。
此仓库包含了内核代码，同时存在用户代码的子模块。
项目仓库：https://github.com/swkfk/Rusty-Mos。
子模块仓库：https://github.com/swkfk/Mos-User。
克隆仓库：
git clone https://github.com/swkfk/Rusty-Mos.git --recursive
cd Rusty-Mos使用下列指令可以构建 Debug 模式的内核与用户应用并通过 QEMU 运行：
make run设置 MOS_RELEASE 环境变量可在 Release 模式下构建并运行：
MOS_RELEASE=1 make run若只进行构建，则可使用 build 这一构建目标。
使用 test 这一构建目标，可以在两个模式下运行内核的单元测试：
[MOS_RELEASE=1] make test若只构建内核，可通过 cargo 进行：
MOS_BUILD=1 cargo build --target mipsel-unknown-none [--release]能通过下列版本的 Rust 的构建：
rustc 1.80.0-nightly (8f9080db4 2024-05-09)rustc 1.80.0-nightly (8c127df75 2024-05-16)
能通过最新版本 rust clippy 的静态检查（借助 Github Action 进行）。
在下列版本的 qemu-system-mipsel 中通过测试：
QEMU emulator version 6.2.0 (Debian 1:6.2+dfsg-2ubuntu6.17)QEMU emulator version 9.0.1
Rust 代码总行数：3908，包含 942 行注释与 467 行空行。
此外还有对链接脚本、Makefile、用户程序、汇编代码的编写与修改未统计。
版本管理提交信息：截至 d64a3c 版本，共 161 次提交，包含：
[Feat]核心功能开发，58次提交[Refa]代码重构，12次提交[Test]代码测试，17次提交[Fix]Bug 修复，30次提交[Subm]用户程序子模块，7次提交[Doc]文档注释，14次提交[Mk]Makefile 及构建脚本，10次提交[Repo]与仓库相关，12次提交[Init]初始化仓库，1次提交
Unsafe 代码：使用 cargo geiger 获取，结果如下：
| Functions | Expressions | Impls | Traits | Methods |
|---|---|---|---|---|
7/7 |
430/430 |
3/3 |
0/0 |
2/2 |
unsafe 代码集中在对页表相关裸指针的直接读写上，同时，内核中部分使用了基于指针构建的链表，也是 unsafe 代码较为集中的部分。
使用页式内存管理，以 4 KB 大小划分物理页面。基本管理逻辑与原 MOS 保持一致，并使用基于指针的双向链表（utils::linked_list）进行空闲页面的管理。
在此基础上，我基于伙伴系统构建了一个内核的内存分配器（memory::buddy_allocator）以及用于多页 IPC 的共享内存池（memory::shared_pool）。
以 一页 为最小的分配单位，提供 2^0，2^1，2^2，等页面数的分配。
在这个实现中，称之为 category（类别），最小的级别为 0，最高为 CCOUNT - 1，CCOUNT 为一个常数泛型，在内核中设置为 4，最高可分配 8 个页面，32 KB 大小。
对于页面数大于 1 的情况，使用地址最低的页面作为代表插入队列。
在分配时，会计算所需要的页面数，并向上取到 2 的幂次。首先在对应的空闲页面列表中查找，若不存在，则会依次向更高级别的列表中查找。并取用地址最低的页面，将剩余页面插入低级别的队列中。
在释放时，同样会计算页面数，并将页面插入到对应链表，如果存在其伙伴，则将它们移除，并插入更高级别的列表中。这个过程递归进行。
内核单元测试中，ketnel_tests::test_buddy_alloc 是对伙伴系统的测试，使用 make test 可以执行测试。
共享内存池可以提供不定页数的、不定进程数的内存共享。
内核维护一个共享内存池的情况，包括共享的页面列表、参与共享的进程列表、写锁。
进程通过系统调用创建一个共享内存池，并分配页面：
fn sys_create_shared_pool(va: u32, len: u32, perm: u32) -> u32;va起始虚拟地址，要求按照页面对齐。len需要申请的内存大小，会向上取整分配页面。perm页面的权限位，用户态软件添加PTE_D与PTE_POOL。
返回页面的 id 或者错误码。该系统调用会申请页面，标记为共享，并会将他们映射到该进程指定的虚拟地址处。
其他进程可以通过系统调用来加入某一个内存池：
fn sys_bind_shared_pool(va: u32, id: u32, perm: u32) -> u32;va起始虚拟地址，要求按照页面对齐。id需要申请加入的内存池的id。perm页面的权限位，用户态软件添加PTE_D与PTE_POOL。
返回 0 或者错误码。
同一个进程不可以对一个内存池绑定两次，参与共享的进程之间不需要有任何关系。绑定时，内核会将该内存池的全部页面按照原有顺序一一映射到进程的虚拟地址。
当进程结束时，会解除自己的绑定，当全部的进程解除绑定，会自动销毁内存池，页面也会被回收，内存池无法再次被绑定。
进程可以通过系统调用获取内存池的锁，或者解锁：
fn sys_lock(id: u32) -> u32;
fn sys_unlock(id: u32) -> u32id操作的内存池的id。
仅绑定的进程可以参与加锁、解锁。仅加锁的进程可以解锁，进程销毁时，也会自动释放自己的锁。
内核单元测试中，ketnel_tests::test_memory_pool 是对内存池的数据结构层面的测试，使用 make test 可以执行测试。
异常处理与原有 MOS 采用一样的逻辑，并提供 Rust 实现的处理函数。此外，还实现了异常处理入口的动态设置（arch_mipsel::trap::set_exc_base）。
通过链接脚本，获取异常处理段放置的地址 exc_handler，并在内核启动时，通过 mtc0 指令写入 EBase 寄存器。
进程管理与原 MOS 采用一样的逻辑，且没有进行调度算法的探索。但是使用基于数组的链表进行管理，代码更加简单、安全。
内核单元测试中，ketnel_tests::array_link_list 是对链表的测试，使用 make test 可以执行测试。
int create_mem_pool(void *va, u_int len, u_int writeable)- 创建内存池，对系统调用的封装
- 可设置可写或只读
int bind_mem_pool(void *va, u_int id, u_int writeable)- 绑定内存池，对系统调用的封装
- 可设置可写或只读
int try_bind_mem_pool(void *va, u_int id, u_int writeable)- 可循环进行绑定尝试，直到成功
- 好像没啥意义，我也不记得为啥会写这个了
void mem_pool_lock(u_int id)- 对内存池上锁，并循环尝试，直到成功
int mem_pool_unlock(u_int id)- 解锁内存池
testpool- 对共享内存池的相关内容进行较为全面的测试，包括锁与数据冒险
testlockdestory- 测试进程结束后对锁的自动释放
testforklib- 测试
fork与递归函数的执行情况
- 测试
testforkdestory目前已知内核 Bug的最小实现，当fork的子进程立即退出时，有一定概率出发内核崩溃，原因未知- 该 Bug 已由 @Qin-shihuang 大佬修复
- 优化了终端对于退格的处理
- 终端输入指令为空时，不再创建子进程处理
- 终端支持省略可执行文件的
.b - 取消了
Release模式下，用户态多余的测试与输出内容