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zcore summer of code 2021

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Yu Chen edited this page Jun 24, 2021 · 2 revisions

OS Tutorial Summer of Code 2021 第二阶段

相关信息

  • 注意： 为及时了解和指导同学的学习和实践情况并推动学生相互帮助，本次活动要求学生把每周学习实践的过程记录在自己在github的公开repo上。可参见每日学习实践的具体例子。
  • 注意： 到北京启元实验室进行第二阶段为期两周的OS实习的同学要求提供健康证明，家长知情确认函，并签署安全责任协议书。北京启元实验室负责报销第二阶段OS实习的来回车票，提供食宿，提供每天100元～300不等（基于学生学历和实习过程）的第二阶段OS实习劳务费（两周最多14天，按天计，直接发到学生卡上）。无法到北京启元实验室进行第二阶段OS实习的同学可以申请远程实习。

人员安排

通过第一阶段rCore Labs Tutorial-2021学习的的review的同学将获得北京启元实验室资助，到北京启元实验室进行第二阶段的zCore操作系统学研实践。

时间安排（会微调）

时间 8月2日-- 8月13日

第二阶段OS实习日程安排

8月2日 -- 8月13日：线下

继续线上进行zCore OS的实践。

8月14日 -- 8月31日：线上

第一周：zCore讲解与学习（线上）

主要是第二阶段的技术报告

  • zCore结构和核心组件
  • zCore系统调用
  • zCore硬件移植与驱动开发
  • zCore应用开发

第二~四周：zCore项目 (线上线下结合)

技术交流与报告 （具体内容会调整）

开场和选题介绍

@向勇

与同学交流选题

合影，实验室参观

中午就餐

晚上：聚餐和小活动

zCore 整体设计

@王润基

主要内容：

  • zCore 整体结构
  • HAL 硬件抽象层的设计实现
  • async Rust 原理和设计模式
  • Rust 工程项目实践经验

哪吒 CPU介绍

@吴一凡

主要内容：

  • 哪吒上的机器学习芯片与操作系统的接口和优化、python的SDK包、sipeed的调试器介绍（吴一凡处理）
  • rCore Tutorial 在 哪吒 上的移植进展

zCore 硬件移植与驱动开发

@张译仁

主要内容：

  • x86 底层设施：UEFI，串口、键盘、图形，段描述符，中断控制
  • 驱动开发方式
  • zCore 硬件移植

zCore 内核对象和系统调用

@陈兴

主要内容：

  • Fuchsia 和 Zircon 整体结构
  • Zircon 内核对象简介
  • zCore 中内核对象和系统调用的设计模式
  • 对Linux和Zircon系统调用支持的实例分析

zCore 虚拟化

@贾越凯

主要内容：

  • RVM 与 zCore Hypervisor

zCore 异步调度

@肖络元

主要内容：

  • 基于协程的异步调度机制

zCore实践与扩展内容

目前设置了5个项目，学生可选择参加下面的项目，指导老师制定以周为单位的项目研究计划。

zCore 的文档与单元测试完善

  1. 项目标题：zCore 的文档与单元测试完善

  2. 项目描述：zCore 是用 Rust 重新实现的 Zircon 微内核。目前我们已经按照官方文档的描述，实现了诸多 Zircon 内核对象，支持运行 shell 等基础程序。然而，随着后期开发进程的加快，大量代码缺少文档描述，并且没有实现单元测试，只能在 QEMU 中运行用户程序以检验代码正确性。本项目的目标是完善 zCore 的文档及单元测试，使其成为一个高质量的 Rust 社区项目。

  3. 项目难度：低

  4. 项目社区导师：王润基

  5. 导师联系方式：wangrunji0408 AT 163.com

  6. 项目产出要求：

    • 补充完善 zCore 各模块的代码文档。

      目标是通过 #![deny(missing_docs)] 编译，并且能够让开发者通过阅读文档，快速理解 zCore 的代码结构和各部分功能。

    • 参考 Fuchsia 官方文档及测试代码，为 zCore 中的内核对象补充单元测试。

      目标让 zircon-object 模块的测试覆盖率提高到 90% 以上。

    • （可选）在 CI 中支持运行集成测试。 目标是最大化整体的测试覆盖率。

    • （可选）在zCore中添加zircon/linux的syscall。 目标：完善添加zCore内核功能，让zCore通过更多的zircon tests(基于zircon的coretest)或Linux tests（基于musl libc的libc test）或相关应用

  7. 项目技术要求：

    • 具备一定的 Rust 语言基础，能看懂并模仿现有代码即可
    • 熟悉操作系统原理与简易实现
    • 具有基础英文阅读和写作能力

  8. 相关的开源软件仓库列表：

zCore 的哪吒开发板支持

  1. 项目标题：zCore 的哪吒开发板支持

  2. 项目描述：zCore 是用 Rust 重新实现的 Zircon 微内核。官方的 Zircon 支持 x86_64 和 ARM64 两种指令集，并且曾经支持过树莓派平台（现在不行了）。目前我们的实现只支持 x86_64，因此希望将其移植到基于RISC-V64 CPU的哪吒开发板上运行。好消息是，zCore 基本支持 RISC-V64的QEMU模拟环境，因此有现成的代码可供参考和移植。

  3. 项目难度：中

  4. 项目社区导师：吴一帆

  5. 导师联系方式：wu-yf16 AT mails.tsinghua.edu.cn

  6. 项目产出要求：

    • 能够在哪吒开发板上运行 zCore
    • （可选）能够在 Linux 系统上运行 zCore libos 这个相对比较简单，因为基于 Linux host OS，不会涉及太多指令级别的改动。可以作为入门练手。

  7. 项目技术要求：

    • 熟悉 Rust 语言
    • 熟悉 RISC-V64 指令集，或做过其它平台的底层移植工作
    • 熟悉哪吒开发板的开发经验

  8. 相关的开源软件仓库列表：

zCore 的树莓派4开发板支持

  1. 项目标题：zCore 的树莓派4开发板支持
  2. 项目描述：zCore 是用 Rust 重新实现的 Zircon 微内核。官方的 Zircon 支持 x86_64 和 ARM64 两种指令集，并且曾经支持过树莓派平台（现在不行了）。目前我们的实现只支持 x86_64，因此希望将其移植到 ARM64 平台，并能够在树莓派4 上运行。好消息是，zCore 的前身 rCore 支持 ARM64 和树莓派3，因此有现成的代码可供参考和移植。
  3. 项目难度：中
  4. 项目社区导师：贾越凯
  5. 导师联系方式：equation618 AT gmail.com
  6. 项目产出要求：

    • 能够在树莓派4 上运行 zCore

    • （可选）能够在 ARM64 Linux 系统上运行 zCore libos

      这个相对比较简单，因为基于 Linux host OS，不会涉及太多指令级别的改动。可以作为入门练手。

    • （可选）顺便把 rCore 也适配到树莓派4 吧

  7. 项目技术要求：
    • 熟悉 Rust 语言
    • 熟悉 ARM64 指令集，或做过其它平台的底层移植工作
    • 熟悉树莓派，或有其它 ARM 板子的开发经验
  8. 相关的开源软件仓库列表：

zCore 的功能迁移

  1. 项目标题：rCore 到 zCore 的功能迁移
  2. 项目描述：rCore 是用 Rust 语言实现的兼容 Linux 内核。它支持四种指令集，能够运行比较丰富的应用程序。但是随着时间的积累，rCore 的代码越堆越多，很多内部实现缺乏推敲，需要优化和重构。后来我们从头开始实现了 zCore 项目，采用了更加清晰的分层结构，同时复用 Zircon 微内核的内核对象实现了 Linux 内核的部分功能（如内存管理和进程管理）。目前 zCore 中的 linux 模块已经能够运行基础的 Busybox 等小程序，但仍有大量原本 rCore 支持的功能没有实现。本项目希望将 rCore 的功能迁移到 zCore 当中，并借此机会进行重构。其中一些代码可以直接搬过来，剩下的可能需要调整适配（例如涉及到 async），还有一些可以直接基于 Zircon 内核对象进行实现（例如 epoll）。
  3. 项目难度：中
  4. 项目社区导师：张译仁
  5. 导师联系方式：[email protected]
  6. 项目产出要求：
    • 能够在 zCore 上运行 rCore 支持的 Linux 程序：GCC，Nginx，Rustc 等
    • 对新迁移过来的代码，要求补充代码文档和必要的单元测试
  7. 项目技术要求：
    • 熟悉 Rust 语言
    • 熟悉 Linux 系统调用
  8. 相关的开源软件仓库列表：

zCore 异步调度机制

  1. 项目标题：zCore异步调度机制
  2. 项目描述：在zCore中改进优化当前的异步调度机制，在驱动层，内核层和应用层实现一致的协程调度。
  3. 项目难度：中
  4. 项目社区导师：王润基
  5. 导师联系方式：wangrunji0408 AT 163.com
  6. 项目产出要求：
    • 能够在 zCore 实现异步协程机制
    • 要求补充代码文档和必要的单元测试
  7. 项目技术要求：
    • 熟悉 Rust 语言
    • 熟悉 IO-Uring机制
  8. 相关的开源软件仓库列表：

zCore 内核级std crates支持

  1. 项目标题：zCore 内核级std lib支持
  2. 项目描述：把std crates运行在zCore的内核态。
  3. 项目难度：中
  4. 项目社区导师：：张译仁
  5. 导师联系方式：[email protected]
  6. 项目产出要求：
    • 能够让std crates在 zCore 的内核态正常运行
    • 要求补充代码文档和必要的单元测试
  7. 项目技术要求：
    • 熟悉 Rust 语言
  8. 相关的开源软件仓库列表：

zCore 的libos支持

  1. 项目标题：zCore 的libos支持
  2. 项目描述：zCore运行在用户态
  3. 项目难度：中
  4. 项目社区导师：：张译仁
  5. 导师联系方式：[email protected]
  6. 项目产出要求：
    • 参考user-mode linux的实现方式实现zCore在用户态以linux app方式运行
    • 要求补充代码文档和必要的单元测试
  7. 项目技术要求：
    • 熟悉 Rust 语言
  8. 相关的开源软件仓库列表：

zCore 的usr-mode interrupt支持

  1. 项目标题：zCore 的usr-mode interrupt支持
  2. 项目描述：zCore支持在用户态响应中断
  3. 项目难度：中
  4. 项目社区导师：：张译仁
  5. 导师联系方式：[email protected]
  6. 项目产出要求：
    • 参考RISC-V的N Spec（用户态中断规范），在有N Spec的RISC-V（模拟器或FPGA）上让zCore实现在用户态响应中断的支持
    • 要求补充代码文档和必要的单元测试
  7. 项目技术要求：
    • 熟悉 Rust 语言
  8. 相关的开源软件仓库列表：

实验任务分组

由技术指导负责人与同学协商确定分组方案

技术指导负责人

  • 王润基
  • 潘庆霖

实验室管理负责人

  • 刘畅

事务管理负责人

  • 刘馨 微信号 miqi
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