README.md

MIT6.S081: Operating System Engineering

• 🥂课程资料
• 🥞本仓库资源
• 🍱课程索引
  • LEC 1 (rtm): Introduction and examples
  • LEC 2 (TAs/dm): C and gdb
  • LEC 3 (fk): OS organization and system calls
  • LEC 4 (fk): Page tables
  • LEC 5 (TAs/nk): Calling conventions and stack frames RISC-V
  • LEC 6 (rtm): Isolation & system call entry/exit
  • LEC 7 (fk): Q&A labs
  • LEC 8 (fk): Page faults
  • LEC 9 (fk): Interrupts
  • LEC 10 (fk): Multiprocessors and locking
  • LEC 11 (rtm): Thread switching
  • LEC 12 (rtm): Q&A labs
  • LEC 13 (rtm): sleep&wakeup and code
  • LEC 14 (fk): File systems
  • LEC 15 (fk): Crash recovery
  • LEC 16 (rtm): File system performance and fast crash recovery
  • LEC 17 (fk): Virtual memory for applications
  • LEC 18 (rtm): OS Organization
  • LEC 19 (rtm): Virtual Machines
  • LEC 20 (fk): Kernels and HLL
  • LEC 21 (rtm): Networking
  • LEC 22 (rtm): Meltdown
  • LEC 23 (rtm): RCU
  • LEC 24 (fk): Q&A
• 🥪Lab 笔记索引

🥂课程资料

实际上，这门课就是大名鼎鼎的 MIT 6.828 ，只不过2020年课号改成了 6.S081 。

官方课程安排与资源索引：

• https://pdos.csail.mit.edu/6.S081/2020/schedule.html

中文文档与翻译：

• https://mit-public-courses-cn-translatio.gitbook.io/mit6-s081/

B 站视频：

• MIT 操作系统 6.S081（中英文字幕）

实验：

• 本课程用到 xv6 系统，我从 GitHub 上 fork 了一个：https://github.com/PiperLiu/xv6-riscv
• 本课程进行实验的作业系统： git clone git://g.csail.mit.edu/xv6-labs-2020
  • Lab 的心得笔记汇总可以参考： ./lab.md

参考：

• 如何学好操作系统原理这门课？ - 菜饼不菜的回答 - 知乎
• MIT6.S081（2020）翻译简介 - 肖宏辉的文章 - 知乎

🥞本仓库资源

• 教材（主要用作预习）：xv6: a simple, Unix-like teaching operating system
• 其他的资源比如课堂资料、作业要求在docs/assignment/和docs/lec/中
• 实验说明：6.S081 _ Fall 2020.html

🍱课程索引

LEC 1 (rtm): Introduction and examples

sep 2

• LEC 1 (rtm): Introduction and examples (handouts: xv6 book) video
• Preparation: Read chapter 1 (for your amusement: Unix)
• Homework 1 due: Question
• Assignment: Lab util: Unix utilities

我认真读了书（第一张，一些 Unix 6 接口简单原理与使用），记了笔记：./docs/drafts/lec.01.md。

然后听课，课堂笔记：./docs/drafts/lec.01c.md

• 课程简介：操作系统做哪些事
• 计算机系统
• 系统调用：read和write
• shell
• 进程相关系统调用：fork和exec以及wait
• I/O重定向与课程总结

本节作业笔记：./docs/drafts/lec.01hw.md

LEC 2 (TAs/dm): C and gdb

sep 9

• LEC 2 (TAs/dm): C and gdb (pointers example)
• Preparation: 2.9 (Bitwise operators) and 5.1 (Pointers and addresses) through 5.6 (Pointer arrays) and 6.4 (pointers to structures) by Kernighan and Ritchie (K&R)
• Assignment: Lab syscall: System calls

课前预习，读书：./docs/drafts/lec.02.md

• C 的读书笔记
  • C 中的内存：静态、堆、栈
  • 永远不要 include .c 文件
• Using the GNU Debugger
• 读书： Chapter 2 Operating system organization
  • 2.1 Abstracting physical resources
  • 2.2 User mode, supervisor mode, and system calls （ ecall 是 RISC-V CPU 用于从用户态转为内核态的指令）
  • 2.3 Kernel organization
  • 2.4 Code: xv6 organization
  • 2.5 Process overview 进程与页表
  • 2.6 Code: starting xv6 and the first process
  • 插曲：内联汇编的格式
  • 仔细阅读 start 发现是把汇编操作封装
  • 2.7 Real world
  • 插曲：安装 riscv64-unknown-elf-gdb
  • 2.8 Exercises 尝试 gdb
• 读书： Chapter 4 Traps and system calls
  • 4.3 Code: Calling system calls
  • 4.4 Code: System call arguments 系统调用的参数
• 阅读一些代码
  • 用 perl 脚本生成 S 汇编代码

这节课就是读书课，留了个 lab ，下节课听完再做。

LEC 3 (fk): OS organization and system calls

• LEC 3 (fk): OS organization and system calls (boards) video
• Preparation: Read chapter 2 and xv6 code: kernel/proc.h, kernel/defs.h, kernel/entry.S, kernel/main.c, user/initcode.S, user/init.c, and skim kernel/proc.c and kernel/exec.c

这节课需要预习的东西和上节课一样。

听课笔记在这里：./docs/drafts/lec.03c.md

• Isolation / Kernel mode / User mode / System calls
  • exec 抽象了内存
  • 操作系统防御性（Defensive）
• 硬件对于强隔离的支持
  • user/kernle mode
  • page table 来制造应用间隔离
  • Kernel Mode 和 User Mode 切换
• 宏内核 vs 微内核 （Monolithic Kernel vs Micro Kernel）
• 编译运行kernel
  • 插曲：正确使用 gdb
  • 代码结构
  • 简单介绍内核如何编译的
  • QEMU
  • XV6启动过程（配合 gdb 实践）

然后把 lab 2 做了吧：./docs/drafts/lec.03hw.md

LEC 4 (fk): Page tables

sep 16

• LEC 4 (fk): Page tables (boards) video
• Preparation: Read Chapter 3 and kernel/memlayout.h, kernel/vm.c, kernel/kalloc.c, kernel/riscv.h, and kernel/exec.c
• Assignment: Lab pgtbl: Page tables

课前预习是读书第三章，我的笔记在这了：./docs/drafts/lec.04.md

• Chapter 3 Page tables
  • 3.1 Paging hardware 页表基本概念与分级、 satp 寄存器
  • 3.2 Kernel address space
  • 3.3 Code: creating an address space 以及 TLB
  • 3.4 Physical memory allocation
  • 3.5 Code: Physical memory allocator
  • 3.6 Process address space
  • 3.7 Code: sbrk 系统调用
  • 3.8 Code: exec
  • 3.9 Real world
  • 3.10 Exercises

课堂笔记：./docs/drafts/lec.04c.md

• 虚拟内存的基本概念
• 页表
  • 虚拟地址到物理地址转换
  • 多级页表
  • 页表缓存 TLB
  • kernel page table
• 阅读 kernel 代码
  • kvminit 函数
  • kvminithart 函数
  • walk 函数

lab 3 地址如下：./docs/drafts/lec.04hw.md

这个实验对我来讲真的是难，断断续续做了五天。做完后，发现其实真的很简单：只要捋清了页表在哪里会被创建（与进程被创建、被 fork 、被扩容有关），在哪里被取消映射、取消哪里的映射。实际上，由于这个操作系统的优秀设计，把用户虚拟地址和内核虚拟地址放在一个页表上完全不会冲突。

LEC 5 (TAs/nk): Calling conventions and stack frames RISC-V

sep 21

• LEC 5 (TAs/nk): Calling conventions and stack frames RISC-V (slides) video
• Preparation: Read Calling Convention

课前读书是关于 the C compiler standards for RV32 and RV64 programs ，读书笔记在此：./docs/drafts/lec.05.md

• 读书 Chapter 18 Calling Convention
  • 18.1 C Datatypes and Alignment
  • 18.2 RVG Calling Convention
  • 18.3 Soft-Float Calling Convention

课上内容：./docs/drafts/lec.05c.md

• 关于 RISC-V 处理器与指令集
  • ISA（Instruction Sets Architecture）
  • x86指令集（CISC）
  • 简单提一下 ARM 指令架构（RISC）
  • RISC-V 区分了基本int指令与其他标准扩展
• 汇编代码在内存的位置及其执行
  • “代码段”的具象化.text
  • 关于 gdb
• 关于 RISC-V 寄存器
• 关于栈 stack
  • 【重要】关于stack的gdb调试（查看当前函数调用）
• struct （内存中是一段连续的地址）

LEC 6 (rtm): Isolation & system call entry/exit

sep 23

• LEC 6 (rtm): Isolation & system call entry/exit (video)
• Preparation: Read Chapter 4, except 4.6 and kernel/riscv.h, kernel/trampoline.S, and kernel/trap.c
• Assignment: Lab traps: Trap

课前读书笔记在这里：./docs/drafts/lec.06.md

• 读书 Chapter 4 Traps and system calls
  • 4.1 RISC-V trap machinery
  • 4.2 Traps from user space
  • 4.3 Code: Calling system calls
  • 4.4 Code: System call arguments
  • 4.5 Traps from kernel space
  • 4.7 Real world
  • 4.8 Exercises

课堂笔记在这里：./docs/drafts/lec.06c.md

• trap概述
  • trap时硬件以及kernel要做什么？
  • supervisor mode能做什么
  • trap 执行流程
• 使用gdb跟踪trap流程
  • 查看 shell 调用 write（打断点、看寄存器、看页表）
  • 进入 ecall
  • ecall 实际上只做了三件事（我们该额外做什么）
  • trampoline page的起始，也是uservec函数的起始
  • usertrap函数是位于trap.c文件的一个函数
  • usertrapret函数，在返回到用户空间之前内核要做的工作
  • userret函数（又到了trampoline）

lab 先不做，先把下节课答疑听了再做。

LEC 7 (fk): Q&A labs

sep 28

• LEC 7 (fk): Q&A labs (boards) video

一些课堂笔记：./docs/drafts/lec.07c.md

• 复习页表
  • 关于 guard page 和 stack page
• 之前的 page table lab
  • 第二问：共享内核页

好了，现在把 Lab traps: Trap 给做了吧，笔记：./docs/drafts/lec.07hw.md

• RISC-V assembly（汇编、RISC-V是小端机）
• Backtrace 报错时回溯打印栈 stack
• Alarm 根据 tick 做回调
  • test0: invoke handler
  • test1/test2(): resume interrupted code

LEC 8 (fk): Page faults

sep 30

• LEC 8 (fk): Page faults (boards) video
• Preparation: Read Section 4.6
• Assignment: Lab lazy: Lazy allocation

读了一个小节，与课堂内容有很多重叠，不详细记录了：./docs/drafts/lec.08.md

• 读书 4.6 Page-fault exceptions
  • 什么是 page-fault exception

上课：./docs/drafts/lec.08c.md

• page fault 课程内容概述
  • 内核需要什么样的信息才能够响应 page fault
• Lazy page allocation (sbrk)
  • 简单修改 sys_sbrk
• Zero Fill On Demand
• Copy On Write Fork
• Demand paging
  • 在lazy allocation中，如果内存耗尽了该如何办？（dirty page）
• Memory Mapped Files

lab 就是设计一个 lazy allocation ，挺简单的：./docs/drafts/lec.08hw.md

• Eliminate allocation from sbrk()
• Lazy allocation
• Lazytests and Usertests

LEC 9 (fk): Interrupts

oct 5

• LEC 9 (fk): Interrupts (boards) video
• Preparation: Read Chapter 5 and kernel/kernelvec.S, kernel/plic.c, kernel/console.c, kernel/uart.c, kernel/printf.c

课前预习读读书：./docs/drafts/lec.09.md

• Chapter 5 Interrupts and device drivers
  • 5.1 Code: Console input
  • 5.2 Code: Console output (I/O concurrency IO 并行)
  • 5.3 Concurrency in drivers
  • 5.4 Timer interrupts
  • 5.5 Real world (DMA 这里引出了 Linux 常用的多路复用技术 polling 等)
  • 5.6 Exercises
• 中断相关代码
  • kernel/kernelvec.S
  • kernel/plic.c
  • kernel/console.c
  • kernel/uart.c
  • kernel/printf.c

上课内容：./docs/drafts/lec.09c.md

• 真实操作系统内存使用情况
• Interrupt硬件部分
  • 中断是从哪里产生的？
• Interrupt软件部分
  • 设备驱动概述（UART设备为例）
  • 如何对设备进行编程（memory mapped I/O）
  • 在XV6中设置中断
  • start.c的start函数以及 main 中如何处理 External 中断
  • PLIC编程，让断能被CPU感知以及main中scheduler让CPU接收中断
• 详细看UART驱动实现
  • UART驱动的top部分
  • UART驱动的bottom部分
• Interrupt相关的并发（对buffer的producer/consumer并发）
• UART读取键盘输入
• Interrupt的演进（引出polling）

好了，在进入 Multiprocessors and locking 之前，先把 page allocation 的内容解决掉，把 Lab 6 Copy-on-Write Fork for xv6 写了：./docs/drafts/lec.09hw.md

• Implement copy-on write

LEC 10 (fk): Multiprocessors and locking

oct 7

• LEC 10 (fk): Multiprocessors and locking (boards) video
• Preparation: Read "Locking" with kernel/spinlock.h and kernel/spinlock.c
• Assignment: Lab cow: Copy-on-write fork

这个 Lab 上节课写完了。

读书预习一下：./docs/drafts/lec.10.md

• Chapter 6 Locking
  • 6.1 Race conditions 竞态条件
    • critical sectio 临界区
  • 6.2 Code: Locks 这里以自旋锁 spinlock 为例
  • 6.3 Code: Using locks
  • 6.4 Deadlock and lock ordering
  • 6.5 Locks and interrupt handlers
  • 6.6 Instruction and memory ordering
  • 6.7 Sleep locks 引出不用自旋锁 spinlock
  • 6.8 Real world
  • 6.9 Exercises

课堂笔记：./docs/drafts/lec.10c.md

• 为什么要使用锁？
  • 为什么要使用多个CPU核
  • race condition 竞态条件
  • critical section 临界区
• 什么时候使用锁？
  • 能通过自动的创建锁来自动避免race condition吗？（不能）
• 锁的特性和死锁
  • 锁缺点：死锁
  • 锁缺点：破坏模块化
  • 锁缺点：影响性能
• 锁是如何在XV6中工作的（以UART为例）
  • 消费者-生产者模式
  • uart中的函数
• 自旋锁 spin lock 的实现
  • test-and-set 操作原子性指令 amoswap
  • spinlock 具体实现（acquire 和 release）
  • 为什么在acquire函数的最开始，会先关闭中断？
  • memory ordering 防止指令顺序被优化

LEC 11 (rtm): Thread switching

oct 14

• LEC 11 (rtm): Thread switching (video)
• Preparation: Read "Scheduling" through Section 7.4, and kernel/proc.c, kernel/swtch.S
• Assignment: Assignment: Lab thread: Multithreading

课前预习把书 7.4 读了：./docs/drafts/lec.11.md

• Chapter 7 Scheduling
  • 7.4 Code: mycpu and myproc

听课笔记：./docs/drafts/lec.11c.md

• 线程（Thread）概述
  • 线程的状态（PC、寄存器、Stack）
  • Xv6 线程机制与 Linux 是不同的
  • 实现内核中的线程系统存在以下挑战
• Xv6 线程调度
  • 处理运算密集型线程的策略（利用定时器中断， pre-emptive scheduling 与 voluntary scheduling ）
  • Xv6 线程切换描述
  • 更详细的线程调用描述
  • Xv6很简单，不区分线程进程概念（与 Xv6 对比）
• 从代码看进程调度
  • 简单的用户进程演示
  • yield 与 sched 函数
  • swtch函数（把 callee 寄存器保存）
  • scheduler函数以及锁完成的事情
  • XV6线程第一次调用swtch函数以及forkret
• 本节课精华：swtch函数

作业很简单：./docs/drafts/lec.11hw.md

• Uthread: switching between threads （用户态模拟线程切换）
• Using threads 基于 unix 库给 pthread 加锁
• Barrier 使用条件变量

LEC 12 (rtm): Q&A labs

oct 19

• LEC 12 (rtm): Q&A labs (video)

这节课不记录了。

LEC 13 (rtm): sleep&wakeup and code

oct 21

• LEC 13 (rtm): sleep&wakeup and code (video)
• Preparation: Read remainder of "Scheduling", and corresponding parts of kernel/proc.c, kernel/sleeplock.c
• Assignment: Lab lock: Parallelism/locking

读书收获总是很小，因此先把课听了，之后有什么问题再查书。听课笔记：./docs/drafts/lec.13c.md

• 线程切换过程中锁的限制
  • xv6 不允许进程在执行 switch 函数的过程中，持有任何其他的锁
• 通过Sleep与Wakeup实现Coordination
  • 如何设计让进程等待特点事件？
  • 以修改后的UART的驱动代码看如何Sleep&Wakeup
• sleep函数为什么需要一个锁使用作为参数传入
  • lost wakeup 带来的问题
  • 用 broken_sleep 修改代码导致的lose wakeup
  • 如何避免Lost wakeup（wakeup和sleep的实现）
• Pipe 中的 sleep 和 wakeup
• 一些 Coordination 相关的系统调用
  • exit
  • wait
  • kill
  • init 进程会退出吗？
• 个人总结： sleep 与 spinlock 的区别

课上没讲的信号量 semaphore ，读书看看：./docs/drafts/lec.13.md

• Chapter 7 Scheduling
  • 7.5 Sleep and wakeup 信号量 semaphore
    • PV 操作
    • 一个生产者一个消费者模型示例
    • 企图解决 lost wakeup 的讨论
  • 7.9 Real world 注意到 Xv6 不支持信号量

把实验做了吧：./docs/drafts/lec.13hw.md

• Memory allocator 每个 CPU 核单独一个 freelist 链表
• Buffer cache 把 bcache 分桶（分成多个链表），这样可以分解加锁的压力

LEC 14 (fk): File systems

oct 26

• LEC 14 (fk): File systems (boards) (video)
• Preparation: Read kernel/bio.c, kernel/fs.c, kernel/sysfile.c, kernel/file.c and "File system" (except for the logging sections)

先把课听了：./docs/drafts/lec.14c.md

• 文件系统特性
• File System 文件系统
  • 从系统调用推测文件系统大概实现
  • 现代数据库往往建立在操作系统文件系统上
  • 文件系统结构概述
  • 文件系统与 disk 存储设备
    • 术语：sectors和blocks
    • 存储设备概述
  • inode
    • 从哪个 block 开始读取？
    • directory 目录
• 从代码角度认识 file system
  • 运行 echo 时文件系统的变化
  • XV6创建inode代码（涉及 sys_open 、 create 以及 bio.c）
• Sleep Lock
• 总结

趁热打铁，把下节课课后 Lab fs: File system 写了吧：./docs/drafts/lec.14hw.md

• Large files 将 inode 的 block 改为二级映射
• Symbolic links 实现软链接 soft link 系统调用

LEC 15 (fk): Crash recovery

oct 28

• LEC 15 (fk): Crash recovery (boards) video
• Preparation: Read kernel/log.c and the logging sections of "File system"
• Assignment: Lab fs: File system

这个 Lab 在上节课课后写了。

首先先把课听了：./docs/drafts/lec.15c.md

• File System Crash 概述
• File System Crash 示例
  • 如果没有 logging 会有什么后果
• File System Logging
  • 一些 log 基本操作（log_write 和 commit 等）
  • 更复杂的情况（在 log 相关操作时 crash ）
  • xv6 中简单的 logging 方案（header block 结构等）
• 从代码看 logging 机制
  • log_write 函数与 transaction 事务
  • end_op 函数（如何 commit ）
  • File System Recovering
  • Log 写磁盘流程
• File System Challenges
  • cache eviction （用 bpin 保证 write ahead rule ）
  • 文件系统操作必须适配 log 的大小
  • 并发文件系统调用

LEC 16 (rtm): File system performance and fast crash recovery

nov 2

• LEC 16 (rtm): File system performance and fast crash recovery (video)
• Preparation: Read Journaling the Linux ext2fs Filesystem (1998)

把课听了：./docs/drafts/lec.16c.md

• Logging 概述
  • XV6 File System Logging 回顾
    • write ahead rule 和 freeing rule
  • XV6 的 logging 有什么问题？
• ext3 file system log
  • ext3 file system log format
  • ext3 如何提升性能
    • 异步的系统调用 asynchronous （fsync/flush）
    • 批量执行 batching
    • 并发 concurrency
  • ext3 文件系统调用格式
  • ext3 transaction commit 步骤
  • ext3 file system 恢复过程
  • 为什么新transaction需要等前一个transaction中系统调用执行完成
• ext3 总结

LEC 17 (fk): Virtual memory for applications

nov 4

• LEC 17 (fk): Virtual memory for applications (boards) (sqrt example) (baker example) video
• Preparation: Read Virtual Memory Primitives for User Programs (1991)
• Assignment: Lab mmap: Mmap

把课听了：./docs/drafts/lec.17c.md

• 应用程序使用虚拟内存所需要的特性
• 支持应用程序使用虚拟内存的系统调用
  • mmap
  • mprotect
  • munmap
  • sigaction
• 虚拟内存系统实现
  • 概述： VMA 和 User Level Trap
  • 实例：构建一个大的缓存表（结合系统调用）
• Baker's Real-Time Copying Garbage Collector 垃圾回收机制
  • copying GC
  • GC 如何使用虚拟内存特性
  • 代码：使用虚拟内存特性的GC
• 总结：应该使用虚拟内存吗？

把 mmap 系统调用 map 做了吧：./docs/drafts/lec.17hw.md

• 写一个 mmap 和 munmap 系统调用

LEC 18 (rtm): OS Organization

nov 9

• LEC 18 (rtm): OS Organization (video)
• Preparation: Read The Performance of micro-Kernel-Based Systems (1997)

把课听了：./docs/drafts/lec.18c.md

• 抽象能力强大的 Monolithic Kernel 宏内核
  • 宏内核好处
  • 宏内核劣势
• Micro kernel 微内核
  • 微内核的核心就是实现了IPC
  • micro kernel 使用动机
  • micro kernel 内核面临挑战
• L4 micro kernel
  • L4 的系统调用
  • L4提供的线程切换与 Pager
  • Improving IPC by Kernel Design
    • 基于 Unix Pipe 异步传输（较慢）
    • L4 采用的 Synchronized 同步传输（简单快速）
  • Run Linux on Top of L4 Micro Kernel
  • L4 Linux 性能分析

LEC 19 (rtm): Virtual Machines

nov 16

• LEC 19 (rtm): Virtual Machines (video)
• Preparation: Read Dune: Safe User-level Access to Privileged CPU Features (2012)

把课听了：./docs/drafts/lec.19c.md

• Virtual Machine 虚拟机概述
  • 虚拟机使用场景
• Trap-and-Emulate
  • Trap
  • Emulate
  • Page Table
  • Devices
• 硬件对虚拟机的支持（以 Intel VT-x 为例）
• Dune: Safe User-level Access to Privileged CPU Features

LEC 20 (fk): Kernels and HLL

nov 18

• LEC 20 (fk): Kernels and HLL (slides) video
• Preparation: Read the Biscuit paper (2018), FAQ
• Assignment: Lab net: Network stack

先把课听了：./docs/drafts/lec.20c.md

• C语言实现操作系统的优劣势
  • C 语言实现 OS 的优势
  • C 语言实现 OS 的劣势
• 高级编程语言（HLL）实现操作系统的优劣势
  • 高级编程语言实现 OS 优势
  • 高级编程语言实现 OS 劣势
• 本节 HLL 论文概述
  • 论文的目标是能够测量出高级编程语言的优劣势
  • 高级编程语言选择 Golang
  • Biscuit 操作系统
  • Biscuit 实现的困难： Heap Exhaustion
    • 不能解决 Heap Exhaustion 的方案（strawman）
    • BISCUIT solution: reserve memory
  • HLL benefits 概述
    • HLL benefits 之提供了 GC
    • Read-lock-free example （引出 RCU）
    • HLL 是否能阻止前面提到的内核漏洞
  • HLL performance cost
• 总结：Should one use HLL for a new kernel?
  • 怎么在硬件上直接运行 Go runtime ？
  • 关于 goroutine 其他问题

lab 下节课听完再做。

LEC 21 (rtm): Networking

nov 30

• LEC 21 (rtm): Networking (video)
• Preparation: Read Receive Livelock (1996)

这节课很重要，收获很大，让你彻底理解网络分层、协议栈：./docs/drafts/lec.21c.md

• 计算机网络概述
  • 基本网络场景：局域网、路由
  • 二层网络 Ethernet
  • 二/三层地址转换 ARP
  • 三层网络 Internet
  • 四层网络 UDP
• 运行在主机上的网络协议栈 Network Stack
  • 简单的网络协议栈分层图
  • packet的控制流程是如何工作
  • 当 packet 送到网卡时
  • Ring Buffer
• Receive Livelock
  • 中断的 Livelock
  • 如何解决 Livelock

把最后一个 lab 写了：./docs/drafts/lec.21hw.md

• Lab: networking
  • 阅读代码，一些知识点：大小端变量转换、 attribute((packed))
  • 网络协议栈的实现
  • 简历一个最简单的 socket 连接
  • 万物皆文件
  • 完成作业：向网卡传输数据，处理网卡中断

LEC 22 (rtm): Meltdown

dec 2

• LEC 22 (rtm): Meltdown (video)
• Preparation: Read Meltdown (2018)

把课听了：./docs/drafts/lec.22c.md

• Meltdown 发生的背景
  • 一个极简的 meltdown 例子
• 可能导致 Meltdown 成功的 CPU 特性
  • Speculative execution 预测执行
    • 预测执行例子（branch prediction 分支预测）
    • 为什么 Meltdown 能在分支预测生效
  • CPU caches
    • L1 cache 和 L2 cache
    • 现代 CPU cache
    • Flush and Reload 用 Cache 做 Meltdown
• Meltdown Attack and Fix
  • Meltdown, including Flush+Reload
  • Meltdown Fix

LEC 23 (rtm): RCU

dec 7

• LEC 23 (rtm): RCU notes, 2018 slides (video)
• Preparation: Read RCU paper (2013), FAQ

把课听了：./docs/drafts/lec.23c.md

• 引言：使用锁带来的问题
  • 自旋锁 spinlock 不能让人满意
  • 大量的场景只有读，因此自旋锁不合理
• 读写锁 Read-Write Lock
  • 读写锁简单描述
  • 读写锁会带来的问题
• RCU, Read Copy Update
  • RCU 实现基本讨论（规范写者行为，读者不加锁）
  • RCU 修改写者行为：committing write （对数据结构有基本要求）
  • RCU实现：Memory barrier
  • RCU实现：读写规则
  • RCU 代码示例
  • RCU 性能简单讨论
• RCU 总结与问答

LEC 24 (fk): Q&A

dec 9

• LEC 24 (fk): Q&A (video)

最后的内容，没什么可记录的。所有的 lab 都已经 bug-free 并且 make grade 满分。

🎉 完结撒花！

🥪Lab 笔记索引

原地址： https://github.com/PiperLiu/xv6-labs-2020 （已经设为 private）

具体笔记索引、 Lab 配置见： ./lab.md

• Lab: Xv6 and Unix utilities
• Lab: system calls
• Lab: page tables
• Lab: traps
• Lab: xv6 lazy page allocation
• Lab: Copy-on-Write Fork for xv6
• Lab: Multithreading
• Lab: locks
• Lab: file system
• Lab: mmap
• Lab: networking