实验笔记
MIT 6.1810 Lab: Xv6 and Unix utilities
MIT 6.1810 Lab: Copy-on-Write Fork for xv6
MIT 6.1810 Lab: Multithreading
待续
总结
xv6是一个十分精巧的操作系统，它的每个模块是否简单，却又保留各种操作系统设计的理念。通过对xv6的源码进行学习，可以真正理解操作系统的原理与底层的代码逻辑。
内核
对于内核的理解一直是让人困惑的。一方面，内核在系统调用时接管，代进程执行；另一方面，内核维护着整个系统运作，处理中断与外设，像是一个庞大的后台进程。内核可以被调度、可以被中断、中断又是内核在执行……学习操作系统时总是会有各种各样的概念、设计、方法，但是如果不能真正的理解内核，就难以将操作系统的学习连成一个有机的整体。
XV6是一个精简版的操作系统，可能与现在Linux内核有很大的不同，但却对我对内核的理解有了很大的启发。我们知道内核往往是由Bootloader在开机加电后塞到内存中，然后程序流跳转的内核的入口，内核进行初始化，这段时间内核表现像是CPU的唯一进程。另一个问题就是多CPU怎么办，每个CPU核心都会跳转到内核的初始化程序处，但是这段程序往往会根据获取CPU编号，只用一个核心完成初始化。
初始化的最后，这里内核变成永远循环的调度程序，从属于每个CPU核心。调度程序会不停的将CPU跳转到某一进程，进程会因时钟中断将CPU跳转到调度程序。在此之后，就要把内核理解为常驻内存的一段程序。当发生系统调用、外部中断，CPU就会按照预先的设置，执行一部分内核代码，并最终返回。
进程上下文、中断上下文这些概念往往是指，特定状态下，内核实现某一功能的逻辑程序流，不能孤立的认为某一段程序是某上下文。
此外还有内核线程，它的组织与用户进程一样，但是永远执行内核程序，与用户进程一起被调度。
进程调度
xv6中不区分进程与线程。进程是xv6调度的单位，进程运行在CPU上，时钟中断使进程进入内核态，时钟中断会将激活调度程序。从进程切换到调度程序的最后，就是将当前的上下文（此时位于内核，保存的是内核上下文，用户程序的上下文在发生中断时，保存在进程的虚拟地址空间中）保存在当前进程的进程描述符中，切换前的最后一条语句是ret，将控制流指向ra寄存器指向的位置，ra即调用切换寄存器函数的函数下一句，因为切换寄存器函数是被调用的，因此在切换寄存器函数中，ra存储的是调用函数的下一句。
中断
在XV6中，在用户空间和内核空间发生中断时，处理的逻辑是不同的。发生中断时，CPU会根据寄存器中存储的中断向量，跳转到指定的位置。因此在用户空间和内核空间中，中断寄存器中保存的地址是不同的，这个寄存器的修改会在特权空间切换时修改。
在用户空间，系统调用又称软中断，与硬件中断的处理方式相同。中断发生时，硬件关中断、改特权、保存PC、跳转程序。在XV6中首先跳转到uservec，在这里保存用户上下文到进程地址空间的保留区域，最后切换内核页表，由内核完成相应操作。最终会由userret恢复用户上下文。
在内核空间，发生中断时会将当前的内核上下文保存在内核栈中（内核栈属于当前内核上下文的从属进程）。其中kernelvec保存内核上下文，kernelret恢复内核上下文。
时钟中断无论发生在用户空间还是内核空间都会激活调度程序，两者的区别是，用户空间发生时钟中断时，会先保存用户上下文陷入内核，后续除了调用的trap函数不同外，处理逻辑基本一致。
系统调用
待续
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