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预备知识

从硬盘读取数据

在《【学习xv6】从实模式到保护模式》中我们已经讲到了如何通过向 804x 键盘控制器端口发送信号来打开 A20 gate 了，同样道理，我们向硬盘控制器的指定端口发送信号就可以操作硬盘，从硬盘读取或向硬盘写入数据。IDE 标准定义了 8 个寄存器来操作硬盘。PC 体系结构将第一个硬盘控制器映射到端口 1F0-1F7 处，而第二个硬盘控制器则被映射到端口 170-177 处。这几个寄存器的描述如下（以第一个控制器为例）：

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预备知识

程序 = 数据 + 指令

无论是操作系统还是运行在操作系统上的软件，对于计算机来说他们都是程序。而程序的组成我们可以简单的理解为：数据加上指令就是程序。当一个程序被从硬盘加载到内存后，CPU 从内存读取程序中的指令执行，执行过程中需要从内存中读取程序的数据，配合指令计算出结果之后还需要放回到内存中。这就是简化后的程序执行过程。

如何从内存读取指令和数据

x86 使用“段基址 + 偏移量”的方式来读写内存。这就好比问路，当你向一个人问路时，一般人们回这么回答你：“从前面那个路口开始，往前再走三个路口就到了”。x86 CPU 对内存的寻址也是这个思路，“前面那个路口”就指的是“段基址”，“往前再走三个路口”指的就是“偏移量”，有了这两个线索，CPU 也可以顺利到达内存中的目的地写入或取走数据或指令。

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前情提要

上一篇《【学习Xv6】加载并运行内核》讲到内核已经成功加载到内存中开始运行了。内核可以说是一个操作系统最核心的部件了，所以涉及要讲的内容非常非常多，我们先缓一缓脚步，对内核有一个大致的了解然后在细细的去品味它。

Introduction

Mit6.828虽然用JOS来当作教学lab的系统，但是课件上主要介绍的却是Xv6系统(在X86系统上用ASNI标准C实现的Unix第六版)，并给出了完整的代码，这里整理下自己在学习xv6过程中用到的一些资料。

Introduction

本文主要介绍如何在搭建好Hadoop环境的基础上进一步搭建Spark环境，以及在Spark环境上进行的分布式系统作业练习。

文章整体框架:

• 一、Spark环境配置
• 二、Spark编程作业Part1
• 三、Spark编程作业Part2

Introduction

Hadoop的安装包括三种模式:单节点模式、伪分布式模式、完全分布模式。

本文主要介绍hadoop在ubuntu16.04系统上完全分布模式的安装配置(在安装前最好开一下代理，以免有些软件安装不上)，以及在hadoop环境上进行的一个分布式系统作业练习。

Introduction

Lab5要求我们实现一个基于磁盘的简单文件系统。它将拥有一个自己的environment，其它用户environment通过发起对这个environment的IPC请求来访问文件系统。我们不需要实现整个文件系统(lab5已经实现了很大一部分)，只需要实现一些相关调用：从磁盘中读写块、分配磁盘块、实现文件读写的IPC调用等。本文档主要介绍exercise以及challenge的代码思路，question的回答请见answers-lab5.txt,challenge请见本文档最后，具体代码请见这里。

Introduction

LAB4总体来讲需要我们实现多处理器架构，为用户进程实现fork操作，实现进程间通信，并最终实现抢占式多任务处理机制。本文主要讲述lab4中exercise代码的思路，question的回答请见answer-lab4.txt，challenge的实现请见本文档最后。代码请戳这里

Introduction

本次lab将实现操作系统的一些基本功能，来实现用户环境下的进程的正常运行。我们需要加强JOS内核的功能，为它增添必要的数据结构来记录用户进程环境的一些信息；创建一个单一的用户环境，加载一个程序并运行它。让JOS内核能够完成用户环境所作出的任何系统调用，以及处理用户环境产生的各种异常。具体代码请戳这里，Question的回答请见answer-lab3.txt。

Introduction

JOS是mit 6.828操作系统课程的教学用的微内核(exokernel)操作系统，根据这一系统mit6.828课程设计了几个课程lab，让我们在填充关键代码后就能得到一个完整的操作系统，这一系列lab对于操作系统的学习很有帮助。Jos-Lab系列文章是我在完成针对JOS系统的几个教学Lab过程中的学习笔记，很多部分仅仅只是完成了lab的程度，认识不足的地方请大家指正。

系列文章：

• Jos-Lab2
• Jos-Lab3
• Jos-Lab4
• Jos-Lab5

JOS Lab2 要求我们实现操作系统的内存管理，主要包括两个大的方面，一是为kernel实现物理内存的分配功能，物理内存的分配以Page为单位，大小为4096Bytes，我们的任务是实现空闲Page的管理和使用时的分配。一是实现虚拟地址到物理地址的映射。具体代码请戳这里