add OSTrain group5 reports

docs/2_OSLab/g5/exp3_1.md

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+# 2018操作系统专题训练
+
+# 实验3：实现和测试报告（续）
+
+计53 王润基 2015011279
+
+2018.11.16
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+## 实验目标
+
+**基于RustOS，参考sv6完成多核实现和优化。**
+
+分为以下三个子任务：
+
+1. 实现x86_64和RISCV下的多核启动和通信
+2. 拓展线程管理模块，使之支持多核调度
+3. 学习sv6进行多核优化
+
+前两个目标在三周前上一次报告时已经完成。
+
+后来经过考虑，发现补全RustOS的文件系统功能，是一件比多核优化更紧迫的任务，而且后者会依赖于前者。
+
+因此，这三周的任务调整为：补全缺失的系统调用，目标能运行用户态shell。
+
+## 实现过程
+
+### 修复RV原子操作
+
+* `__atomic_compare_exchange_4`之前的实现有Bug
+* 直接给标准库打补丁，修复了`AtomicBool`的实现，不用再进行上层workaround
+
+### 修复RV32多核
+
+* 原来context switch时忘了关中断
+* RV32下忘了开启其它核，包括：初始化页表，正确设置新用户进程的sstatus
+
+### 小的修改
+
+* 开启了RV下串口中断。getchar改为阻塞式。
+
+  当从串口输入字符时，由中断处理程序将其放入全局缓冲区中。
+
+  getchar从缓冲区中获取字符，如果为空则挂起等待。
+
+  空闲时QEMU的CPU占用率保持在10%左右。
+
+* 精简了x86 IDE驱动代码
+
+### 修改SFS支持多线程
+
+* 基于朱书聪这段时间来对SFS的改进。
+* 将全部Rc/RefCell替换为Arc/Mutex。
+* 反转INode和Fs的所有权关系。
+* 为INode实现Sync/Send，使得它可以定义在全局。
+
+### 补全文件相关系统调用
+
+* 实现了File对象（对应文件描述符层），简单包装INode对象，并加入权限检查。
+* 实现了系统调用read,write,open,close,fstat,dup,getdirentry。可以运行ls程序。
+* 实现了用户程序argc/argv。可以向ls传入参数。
+* 定义SysError错误类型，并在syscall中使用，简化错误处理代码。
+* 在INode接口下实现了Stdin/Stdout，可以作为文件使用了。
+* 实现系统调用sys_exec。用户程序sh可以正常运行！
+
+## 具体分析
+
+* 文件系统部分，Rust总代码量近约1000行，而原版C的代码量有3000行！
+
+
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docs/2_OSLab/g5/final.md

@@ -0,0 +1,113 @@
+# 2018操作系统专题训练
+
+# 最终报告
+
+计53 王润基 2015011279
+
+2018.12.27
+
+## 本学期工作总结
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+* 实现各平台多核启动和调度
+* 完善文件系统相关功能
+* 实现NoMMU，RISCV M-Mode，RV64，K210支持
+
+## 后半学期任务报告
+
+### NoMMU
+
+#### 原理
+
+* 去掉内存分页映射机制，将用户程序加载到任意地址运行
+* 内核为剩余物理内存空间建立另一个堆分配器（原来是用作物理帧）
+* 当加载用户程序时，分配一段连续内存空间，并计算新的入口地址
+
+#### 位置无关代码
+
+- 用户程序需使用**相对寻址**：
+  - 代码段使用相对跳转
+  - 数据段使用相对寻址，或去GOT（全局偏移表）查询地址
+- 为此需添加编译选项：
+  - 编译时`-fPIC`（位置无关代码）
+  - 链接时`-pie`（位置无关可执行程序）
+- 原来ucore编译出的用户程序：x86绝对寻址，RISCV相对寻址
+
+有待完善的地方：
+
+* 实现GOT表的填写，即可支持代码段和数据段分别分配地址
+
+### RISCV M-Mode
+
+将现有的运行于S态的kernel移植到M态。
+
+BBL为kernel提供了很多底层功能，因此需要保留。
+
+#### 具体任务
+
+* 去掉分页机制（NoMMU）
+* 让BBL保持M态进入kernel
+* 将kernel中操作的S-CSR改为M-CSR
+* 融合kernel和BBL的运行环境
+
+#### BBL提供的功能
+
+* SBI：getchar，putchar，IPI
+* 时间与时钟中断：模拟rdtime，提供set_timer()
+* CPU不支持的指令模拟：乘除、浮点等
+
+#### 融合kernel和BBL
+
+* 中断：原来kernel和BBL各有一套中断处理流程，融合后以kernel的为主体
+* SBI：BBL将相关函数符号传给kernel（BBL的角色变为静态库）
+* 委托中断处理：当发生`IllegalInst`和`MachineEcall`异常时，调用BBL的函数处理
+
+#### 问题
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+* QEMU中`mie.MEIE`（M态外设中断）不可开启，可能是个Bug。导致串口中断不工作，只能使用轮询方式getchar。
+* M态BBL是否还有存在的意义？
+  * RV下boot十分简单
+  * BBL依赖FDT（设备树）初始化外设，但一般只有M态的开发版都不提供FDT。
+
+### RV64 & K210
+
+* 基于dzy同学的两阶段编译流程：Rust=>LLVM-IR=>Machine
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+* 12月17日LLVM master已经完善地支持rv64，RustOS完整编译通过
+* 此后配合dzy完成rv64移植
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+#### 地址空间处理
+
+* llc不支持code-model=medium，即位于任意地址4G范围内
+* 对此张蔚同学做了一个patch，但编译RustOS仍有问题，因此没用上
+* 于是目前只能将代码和数据放在+-2G区域，即[0,0x7fffffff], [0xffffffff_80000000, 0xffffffff_ffffffff]
+* 在QEMU/HiFiveU上，支持S态、有页机制。因此将地址放在0xffffffff_80000000。需在BBL中设置初始页表并建立好映射，然后再进入S态Kernel
+* K210上RAM位于0x80000000，但也可以通过0x40000000访问（无cache）。因此将地址放在0x40000000。
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+#### K210适配
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+* 主要参考官方SDK
+* 串口：
+  * 使用UARTHS，和普通UART规范不一致
+  * 在boot阶段就初始化好，方便调试
+  * TODO：串口事件中断
+* 原子操作：
+  - 原子指令对0x40000000地址区无效（？？？）
+  - 解决方法：在自己实现的`__atomic_*`函数中将地址移到0x80000000处。
+* 多核：
+  * reset后同时开始运行，不需额外boot
+  * 目前只用了单核，因为还有Bug……
+* 时钟中断：
+  * SDK中的处理较为复杂，懒得重新造轮子
+  * 将SDK编译为静态库，链接到kernel，kernel导入符号使用
+* 修复前期M-Mode的Bug
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+#### 搞K210的困难
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+* 没有完整的模拟器（其实部分也够了）
+* 烧程序慢，导致实验验证周期长（提高波特率：2min->0.5min）
+
+### 其它
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+* 适配 Rust 2018 edition
+* 实现文件内存映射，用户程序内存均延迟分配，以后可实现mmap
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