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xv6内核扩展开发与Linux内核机制对比

共计 30 章节
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01
操作系统概述与xv6简介
操作系统核心概念（进程 · 内存 · 文件系统）
xv6操作系统概述
02
开发环境搭建与工具链
QEMU模拟器安装与配置 · RISC-V交叉编译工具链 · GDB调试xv6内核
开发环境搭建工具链
03
RISC-V特权架构与启动流程
机器模式（M-mode）与监督模式（… · RISC-V异常与中断向量表 · 启动ROM与Bootloader
RISC-V特权架构
04
内核初始化与内存布局
main函数调用链 · 控制台初始化（consoleinit… · 物理内存分配器初始化（kinit）
内核初始化内存布局
05
陷阱与系统调用机制（上）
RISC-V异常处理流程 · trampoline与trapfra… · 用户态到内核态的切换（ecall指令…
陷阱系统调用机制
06
陷阱与系统调用机制（下）
系统调用分发（syscall函数） · 参数传递与返回值 · 系统调用表（syscalls数组）
陷阱系统调用机制
07
虚拟内存与页表（上）
RISC-V Sv39分页机制 · 页表项（PTE）结构 · 三级页表遍历
虚拟内存页表
08
虚拟内存与页表（下）
用户进程页表创建（uvmcreate… · 地址空间映射（uvmalloc） · 缺页异常处理（usertrap中的处…
虚拟内存页表
09
进程管理（上）
进程状态与生命周期 · struct proc数据结构详解 · 进程创建（allocproc与for…
进程管理进程状态
10
进程管理（下）
进程切换（swtch函数与conte… · 进程销毁（exit与kill） · 等待子进程（wait系统调用）
进程管理swtch
11
锁与并发控制（上）
并发与竞态条件 · xv6中的自旋锁（struct sp… · 锁的获取与释放（acquire与re…
并发控制并发
12
锁与并发控制（下）
睡眠锁（struct sleeplo… · 锁的粒度与死锁预防 · xv6中的锁使用模式（如文件系统锁）
并发控制struct
13
中断与设备驱动（上）
PLIC（平台级中断控制器）与CLI… · UART串口驱动（uart.c） · 控制台输入输出（console.c）
设备驱动PLIC
14
中断与设备驱动（下）
磁盘驱动（virtio_disk.c… · virtio协议简介 · DMA与缓冲区描述符
设备驱动virtio
15
文件系统概述与磁盘布局
xv6文件系统设计目标 · 磁盘布局（超级块 · 日志
文件系统概述磁盘布局
16
日志文件系统（Logging）
日志的目的与崩溃恢复 · 日志结构（log header与lo… · begin_op与end_op
Logging日志文件系统
17
inode与目录管理
磁盘inode（struct din… · inode分配与释放（ialloc与… · 目录项（struct dirent）…
inode目录管理
18
文件描述符与系统调用
文件描述符表（struct file… · 打开文件表（ftable） · read/write系统调用实现
文件描述符系统调用
19
系统调用实现案例（上）
exec系统调用（加载ELF文件） · sbrk系统调用（堆内存管理） · dup系统调用（文件描述符复制）
系统调用实现案例exec
20
系统调用实现案例（下）
mkdir与mknod系统调用 · link与unlink系统调用 · chdir与fstat系统调用
系统调用实现案例mkdir
21
用户态与内核态交互
用户栈与内核栈 · trapframe的保存与恢复 · 用户态上下文切换
用户态内核态交互
22
内存分配器详解
物理内存页分配器（kalloc与kf… · 伙伴系统与空闲链表 · 内存碎片管理
内存分配器详解kalloc
23
调度器与上下文切换深入
Round-Robin调度策略 · 进程优先级与时间片 · yield与sched函数
调度器上下文切换深入
24
多核支持与同步
多核启动流程（start_hart） · 每个CPU的栈与寄存器 · TLB shootdown
多核支持同步
25
xv6网络栈（可选扩展）
E1000网卡驱动简介 · 网络协议栈（IP/UDP/TCP）的… · socket接口
xv6网络栈
26
xv6与Linux内核对比（上）
进程管理对比（task_struct… · 调度器对比（CFS vs Round… · 内存管理对比（SLUB vs kal…
xv6Linux
27
xv6与Linux内核对比（下）
文件系统对比（VFS vs xv6… · 系统调用接口对比 · 中断处理对比（IRQ vs PLIC…
xv6Linux
28
xv6调试与性能分析
GDB调试技巧（断点 · 观察点 · 反汇编）
xv6调试
29
xv6扩展项目实战（上）
添加新的系统调用（如getpid） · 实现内存映射文件（mmap） · 实现信号量（semaphore）
xv6扩展项目实战
30
xv6扩展项目实战（下）
实现写时复制（COW）fork · 实现懒分配（Lazy Allocat… · 实现内存交换（swap）
xv6扩展项目实战