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+title: 学习心得
+date: 2025-11-16 13:50:39
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+## 引言
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+听闻rCore是基于Rust实现的操作系统内核，我对此产生了兴趣并报名参加了训练营。经过三个阶段的系统学习，作为Rust语言的初学者，我掌握了Rust的基础语法特性，并深入复习了操作系统的相关概念。本文将记录我在完成第三阶段ArceOS的学习过程中,对几个较为感兴趣部分的实现理解与思考。
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+## rename
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+ArceOS的虚拟文件系统(VFS)中`rename`功能的设计充分体现了职责分离和安全性的设计理念。该部分的核心思路是VFS层通过最长匹配原则 (`find_fs_for_path`) 确定路径所属的文件系统，并妥善处理跨文件系统重命名和挂载点重命名等边界情况。
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+VFS在此充当调度者的角色，负责将请求转发给正确的底层文件系统。而底层文件系统 (如ramfs) 则负责执行实际的重命名操作，通过Rust的读写锁机制确保重命名操作以及覆盖情况的原子性和并发安全性，这种分层设计不仅职责清晰,而且使VFS具有良好的灵活性和可扩展性。
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+## mmap
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+`sys_mmap`实现了Linux风格的内存映射机制，其核心流程围绕地址空间管理和文件/匿名映射展开，首先检查映射长度是否为零，并将长度强制对齐到4KB页大小。若指定了addr参数则要求其必须是页对齐的。
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+当设置`MAP_FIXED`标志时,系统必须使用指定的固定地址，并校验该地址是否在合法的地址空间范围内。否则系统会在进程的地址空间中查找一块足够大的空闲区域 (通过`find_free_area`函数) 作为映射的起始虚拟地址。
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+对于匿名映射`MAP_ANONYMOUS`，系统仅在地址空间中分配并映射物理页,不涉及文件操作。对于文件映射，系统先执行`map_alloc`建立映射关系,然后通过`sys_lseek`调整文件偏移量，接着同步读取部分数据到缓冲区，最后通过`aspace.write`将数据写入新映射的虚拟地址，完成初始数据的填充。
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+整个设计的重点在于利用地址空间`aspace`抽象实现统一的虚拟内存管理和权限控制，这让我深刻理解了操作系统中抽象层的重要性。
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+## Hypervisor
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+Hypervisor位于操作系统和物理机之间，将CPU、内存、磁盘、网卡等硬件资源切分成独立份额，再封装成多台虚拟计算机，每个虚拟机运行各自的操作系统和应用程序，彼此之间互不干扰。
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+在ArceOS的`simple_hv`练习中，需要实现了一个最小化的RISC-V虚拟机监视器，核心逻辑集中在`vmexit_handler`函数中，当客户机触发异常或SBI调用时，CPU自动陷入该函数，由宿主机快速处理并模拟所需功能。
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+`VirtualSupervisorEnvCall`是SBI调用的集中分发点，处理客户机OS的各种请求，包括`printf`输出、关机请求、时钟设置和SBI扩展探测等。其中`putchar`实时回显到宿主终端、`SetTimer`重写stimecmp寄存器，而`SRST_SHUTDOWN`在打印"Shutdown vm normally!"后停机。
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+整套代码虽然不足百行,却完整串联了异常捕获→寄存器改写→SBI模拟→时钟注入→正常关机的hypervisor核心流程，为学习更深层次的多核虚拟化、扩展页表(EPT)、IOMMU等高级虚拟化技术打下了基础。