OS-Kernel

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本项目基于麻省理工学院的 MIT 6.S081 Operating System Engineering 课程实验，通过对 xv6 操作系统的优化和扩展，完成操作系统中的常见功能模块设计与实现，以加深对操作系统核心概念和机制的理解。

运行环境

Ubuntu 20.04.6 LTS

主要实验介绍

• System Calls：学习如何在 xv6 中实现新的系统调用
• Page Tables：深入理解 RISC-V 的页表机制和 xv6 的地址空间管理
• Traps：理解中断、异常和陷阱的处理机制
• Lazy Allocation：实现惰性分配机制
• Multithreading：实现用户级线程，学习并发编程
• Locks：优化操作系统锁定策略以减少争用，提高并行性，提高性能
• File System:优化和扩展 xv6 文件系统功能

关键技术点

• 系统调用
• 页表
• 中断
• 内存管理
• 线程
• 锁
• 文件系统

待扩展功能

• 优化或增强虚拟内存管理功能：如通过支持超级页减少页表中 PTE 的数量，从而减少页表占用的内存和 TLB 查找的开销；消除PLIC限制，让用户程序能够使用更大的地址空间。
• 优化 xv6 的用户级线程机制：解决xv6用户级线程中线程阻塞和线程并行的问题。
• 改进缓冲区缓存的查找：将缓冲区缓存的查找操作从锁的实现改为无锁的形式，提高高并发环境的性能。
• 优化文件映射功能：实现多进程映射同一文件时共享物理页，避免内存浪费；优化惰性分配和文件映射的重复代码逻辑；实现页出与页入。