EQUINOX1的博客

在本实验中，你将为 xv6 编写一个网络接口卡（NIC）的设备驱动程序。你将使用一个名为E1000的网络设备来处理网络通信。对于 xv6（以及你编写的驱动程序）来说，E1000 看起来就像是一块连接到真实以太网局域网（LAN）的真实硬件。实际上，你的驱动程序将与由 QEMU 提供的 E1000 模拟设备通信，该设备连接到同样由 QEMU 模拟的局域网中。在这个模拟的 LAN 中，xv6（作为“客户机”）的 IP 地址是10.0.2.15。

传统 I/O 读写方式开销过大传统的文件 I/O 需要在 用户空间 和 内核空间 之间多次拷贝数据。大文件处理时，内存的开销比较大。映射文件到内存将文件的内容直接映射到进程的虚拟地址空间，使得访问文件就像访问普通内存一样高效：替代readwrite等系统调用；节省一次内核空间和用户空间的拷贝（零拷贝适合处理大文件或频繁访问的文件数据。实现进程间共享内存（IPC）使用MAP_SHARED标志，多个进程可以映射同一个文件区域，从而共享这段内存，实现快速通信。延迟加载/按需加。

xv6文件系统提供类似于Unix的文件、目录和路径名，并将其数据存储在virtio磁盘上以便持久化。文件系统需要磁盘上的数据结构来表示目录和文件名称树，记录保存每个文件内容的块的标识，以及记录磁盘的哪些区域是空闲的。文件系统必须支持崩溃恢复（crash recovery）。也就是说，如果发生崩溃（例如，电源故障），文件系统必须在重新启动后仍能正常工作。风险在于崩溃可能会中断一系列更新，并使磁盘上的数据结构不一致（例如，一个块在某个文件中使用但同时仍被标记为空闲）。

在本实验中，你将学习如何重新设计代码以提高并行性。在多核计算机上，并行性差的一个常见表现是高锁竞争。为了减少竞争、提升并行性，通常需要同时修改数据结构和加锁策略。你将在本实验中对 xv6 的内存分配器和块缓存进行相关改进。记得切换分支到 lock。

本实验将使你熟悉多线程编程。你将实现一个用户级线程库中的线程切换，使用多个线程加速程序运行，并实现一个屏障（Barrier）机制。

可以阅读下 《xv6 book》 的第五章中断和设备驱动。问题在 xv6 中，fork()系统调用会将父进程的整个用户空间内存复制到子进程中。**如果父进程占用的内存较大，复制过程会非常耗时。更糟糕的是，这种复制往往是浪费的。**例如，在子进程中调用fork()后紧接着执行exec()，会导致子进程丢弃复制来的内存，很可能其中大部分根本没有被使用。另一方面，如果父子进程都使用了某个页面，并且有一个或两个要写这个页面，那就确实需要进行复制。解决方案**写时复制（COW）**的fork()

可以阅读下4.6页面错误异常像应用程序申请内存，内核分配和映射这些内存其实是很耗费时间的。比如，一个 GB 的内存包含 262,144 个 4096 字节的页；即便每次分配的开销很小，这么多次操作累积起来仍然非常耗时。此外，一些程序会分配比实际使用更多的内存（例如，为了实现稀疏数组），或者会提前分配内存但迟迟不使用。为加快sbrk()sbrk()不再立即分配物理内存，而是仅记录下哪些用户地址被分配了，并在用户页表中将这些地址标记为无效。当进程首次尝试访问这些**“懒惰分配”**的页面时，

做之前可以看看，了解XV6 下的陷入机制这个实验旨在探索系统调用如何实现了trap，会先做一个有关栈的练习，然后实现用户级陷入处理。: 涉及用户态 / 内核态切换的汇编代码。: 处理中断的所有代码。记得切换到 traps 分支。完整代码见：https://github.com/58164/MIT6.S081/tree/traps。

好难哇www

警钟长鸣：记得切换分支先完整代码见：https://github.com/58164/MIT6.S081/tree/syscall这个任务要求你添加一个tracing 系统调用，来帮你在后续lab中进行debug。它接收一个int 类型的参数 mask，每一位都代表一个系统调用， 1 代表追踪，0则反之。在 kernel/syscall.h中我们可以看到每一个二进制位对应的系统调用pid 系统调用名 返回值trace 系统调用可以跟踪调用它的进程以及它后续fork的子进程。

练练手