Titanix

项目描述

使用Rust编写的，基于riscv64的支持多核的宏内核操作系统。

分支介绍

• master: 能通过所有测试用例（包括决赛一二阶段）以及运行各种移植应用
• virtnet: 实现了Qemu平台的网卡驱动，可以联通外网、起http服务器
• preliminary: 初赛截止的分支
• 其他：开发过程中一些临时分支

完成情况

决赛第二阶段

• 现场赛榜单第一：

决赛第一阶段

• Unmatched赛道，目前总分第一：

• Qemu赛道，目前总分第四：

Titanix内核介绍

• 进程管理：使用无栈异步协程架构，实现基本的进程与线程管理功能；支持内核态中断；支持libc的pthread库，能够通过比赛测试。支持动态链接；
• 内存管理：实现基本的内存管理功能，内核与用户共用页表；实现文件页缓存即匿名页映射；使用懒分配和写时拷贝等优化策略；
• 文件系统：完成虚拟文件系统。实现块缓存，支持dev文件系统；设计实现了FAT32文件系统，使用多种缓存机制提高文件系统速度；实现内存文件系统tmpfs以达到高速读写；实现用户态挂载和回环设备；
• 信号机制：实现比较完整的信号机制，支持用户自定义处理函数；
• 网络模块：实现本地回环设备以及外网的TCP、UDP协议通信；
• 驱动：实现了SDCard驱动和串口Uart驱动，可以直接读写SDCard上的测试用例；实现了串口和SDCard等外设中断，深度结合无栈异步协程架构；
• 测试用例：能够运行busybox、libc测试以及netperf、iperf等功能性测试，同时支持unixbench、lmbench等压力测试；
• 现实应用移植：移植了musl-gcc, redis, vi, 吃豆人小游戏, http服务器；

决赛第二阶段

我们通过了第二阶段的附加赛题第三题中的4和5小问，具体文档在目录

决赛第一阶段文档

决赛文档见项目根目录下的决赛第一阶段文档.pdf

初赛文档

初赛文档见项目根目录下的初赛文档.pdf

代码架构简介

• bootloader: SBI
• kernel/src: 内核代码
  • /boards: 开发板配置参数
  • /config：内核的各个模块的相关配置参数
  • /driver: 驱动
  • /fs：文件系统
  • /mm: 内存管理
  • /net: 网络模块
  • /process: 进程管理
  • /processor: 多核心管理
  • /syscall: 系统调用处理函数
  • /trap: 异常处理
  • /sbi：sbi调用
  • /sync：同步机制
  • /utils：工具数据结构
  • main.rs: 主程序
  • entry.S：起始代码
• user: 用户程序
• testcase: 测试用例
• Titanix-rootfs: 一个精简的rootfs

环境搭建

请参考rCore-Tutorial中Rust开发环境配置部分

运行

第一次运行需要先烧录文件系统镜像，在/kernel目录下输入

sudo make fs-img

此时文件系统根目录会有23年的所有测试用例，后续启动内核后可以在shell中随意运行测试用例；

另外如果要生成rootfs用以运行移植应用，则输入

sudo make fs-img TEST=rootfs

文件系统镜像生成完毕后，在/kernel目录下输入

make run

可以进入busybox的shell，并进行一些busybox支持的基本操作；

如果要在Unmatched-U740上运行，则输入

make run BOARD=u740

还有一些其他编译选项，只需要放在make run后面即可：

LOG=debug # 设置日志等级为debug
SMP=on # 开启多核
STRACE=on # 开启系统调用追踪

项目人员：

哈尔滨工业大学（深圳）：

• 曾培鑫([email protected])（队长）：进程管理，内存管理，VFS设计，多核支持。
• 陈佳豪([email protected])：VFS设计，网络模块设计，文件系统相关系统调用实现。
• 任秦江([email protected])：FAT32文件系统设计与实现，设备驱动管理。
• 指导老师：夏文，仇洁婷

参考：

• FTL OS
• rCore-Tutorial v3
• Linux
• rCore
• jkxs-OS

感谢与声明：

本项目使用了洛佳等开发者的RustSBI，以及吴一凡等开发者的rCoreTutorial-v3。

同时感谢我们的学长叶自立，张艺枫，陈林锟，夏文老师和仇洁婷老师，以及同校参赛队伍的帮助。

本项目使用GPL3.0协议