# OSLab

**Repository Path**: sethan/oslab

## Basic Information

- **Project Name**: OSLab
- **Description**: 北航（BUAA）计算机学院/软件学院2024年操作系统课程设计，实现了一个相对完整的MOS操作系统。
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: docs
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-03-07
- **Last Updated**: 2025-03-07

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# MOS (MIPS Operating System) 实验项目

一个基于 MIPS 架构的简易操作系统实现，包含内存管理、进程调度、文件系统、进程间通信等核心功能。本项目为北京航空航天大学计算机学院《操作系统》课程实验成果，涵盖 Lab0 至 Lab6 的全部内容。

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## 📖 项目概述

本项目通过逐步实现操作系统的核心模块，深入理解操作系统的工作原理。实验内容覆盖以下主题：

- **Lab0**: 实验环境搭建与工具链使用（Git、Shell、Makefile）
- **Lab1**: ELF 文件解析与启动过程
- **Lab2**: 物理内存管理与页表机制
- **Lab3**: 进程管理与调度
- **Lab4**: 系统调用与 fork 机制
- **Lab5**: 文件系统设计与实现
- **Lab6**: 管道通信与 Shell 实现

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## 🛠️ 功能特性

- **内存管理**  
  支持二级页表、TLB 管理、ASID 机制，实现虚拟地址到物理地址的转换。
- **进程调度**  
  基于优先级的时间片轮转调度算法，支持进程创建、销毁及上下文切换。
- **文件系统**  
  实现类 UNIX 文件系统结构，支持文件读写、目录管理及文件描述符机制。
- **进程通信**  
  通过匿名管道实现进程间通信，支持 `|` 重定向操作。
- **Shell 交互**  
  支持基本命令解析、外部程序加载（如 `ls.b`、`cat.b`）及管道操作。

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## 🧩 实验内容速览

### Lab1: ELF 解析与启动
- 实现 `readelf` 工具解析 ELF 文件头
- 理解 MIPS 上电启动流程与内核加载机制

### Lab2: 物理内存管理
- 实现双向链表管理空闲页
- 设计二级页表结构，支持 `page_alloc` 和 `page_free`

### Lab3: 进程管理
- 定义进程控制块（PCB）结构
- 实现进程调度器与时钟中断处理

### Lab4: 系统调用与 fork
- 添加系统调用入口（如 `syscall_exofork`）
- 实现写时复制（Copy-on-Write）机制

### Lab5: 文件系统
- 生成文件系统镜像 `fs.img`
- 实现磁盘布局（超级块、位图、数据块）
- 支持 `open`/`read`/`write` 系统调用

### Lab6: 管道与 Shell
- 通过共享内存实现匿名管道
- 支持 Shell 命令链式调用（如 `ls.b | cat.b > motd`）

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## 🛠️ 环境配置

### 依赖工具
- **模拟器**: QEMU（MIPS 版本）
- **编译工具链**: MIPS交叉编译工具链（`mips-linux-gnu-gcc`）
- **调试工具**: GDB（配合 QEMU 远程调试）

### 环境安装（Ubuntu）
```bash
# 安装依赖
可能需要安装的依赖包：
build-essential
cpp
gcc
gcc-12-multilib
g++
gdb
gcc-mips-linux-gnu
gdb-multiarch
make
binutils
autoconf
clang
clang-format
valgrind
ctags
python3-pyelftools
git
vim
nano
Shell
zsh
tmux
QEMU
qemu-system-mips
qemu-utils
qemu-user

# 克隆仓库
git clone https://gitee.com/sethan/oslab.git
cd OSLab
```

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## 🚀 编译与运行

### 编译内核
```bash
make            # 编译当前实验阶段的内核
make fs-image   # 生成文件系统镜像（仅 Lab5+）
make qemu       # 启动 QEMU 运行内核
```

### GDB 调试
```bash
make dbg_run    # 启动 QEMU 并等待 GDB 连接
make dbg        # 附加 GDB 调试器
make connect    # 连接 QEMU 串口终端（需先运行 dbg_pts）
```
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## 📚 实验阶段管理

通过 `.mos-this-lab` 文件指定当前实验阶段（默认为 Lab6），编译时将自动启用对应功能：
```bash
echo 2 > .mos-this-lab  # 切换到 Lab2（物理内存管理）
make clean && make      # 重新编译
```

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## 📚 实验报告与思考题

每个实验的详细分析与思考题解答可参考对应报告：
- [Lab1 报告](./docs/lab1实验报告.md)
- [Lab2 报告](./docs/lab2实验报告.md)
- [Lab3 报告](./docs/lab3实验报告.md)
- [Lab4 报告](./docs/lab4实验报告.md)
- [Lab5 报告](./docs/lab5实验报告.md)
- [Lab6 报告](./docs/lab6实验报告.md)

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## 🙌 贡献与许可

- **许可证**：本项目基于 MIT 许可证开源，详见 [LICENSE](./LICENSE)。

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> 🌟 提示：实验代码与报告为课程学习记录，核心设计思路可复用，但请遵守学术诚信原则。