课程实验

本课程的实验内容以及 Online Judge (OJ) 仍处于不断开发和完善过程中，若出现 OJ 无响应的情况，可以过一段时间后再重试。如果发现 OJ 返回分数和自己本地测试结果不符时不要焦虑，可以思考和分析问题来自于自己代码还是 OJ。关于 OJ 使用过程中遇到的 Bugs、以及对实验内容的相关建议可以随时反馈给助教。

学术诚信

‼️ 独立完成实验是对自己最好的训练。在这一过程中，你可以从网上搜索或者向 GPT 等 AI 模型询问 API 的使用方式和示例、以及对相关概念和技术的介绍，但要主动避免去网上「搜索」和「参考」已有的代码实现、或者让 AI 来帮你生成代码，当然更不允许直接复制别人的代码。违反学术诚信的行为将导致本门课程总评成绩为 0 分。

实验分数

‼️ 实验分数是课程总评成绩构成的一部分，没有提交实验将导致缺少相应分数。 对于完成全部实验需求确有困难的同学，可以仅提交完成部分需求的代码。为了促进学术诚信，提交完全为空的代码文件也将获得一定的诚信分数。

本学期的课程实验包括:

  • 编程实验 (基于 Linux): 利用操作系统提供的典型系统调用 (APIs) 来实现某些功能
  • 系统实验 (基于 xv6): 实现操作系统内核的某些功能

实验环境准备

完成实验需要准备一个可用的 Linux 系统 (我们推荐使用 Ubuntu 24.04)，并在其中安装包括编辑器、gcc 等在内的必要软件。可采用的方式包括：

  • 物理机直接安装 Linux
  • Windows Subsystem for Linux (WSL)
  • 虚拟机安装 Linux (e.g., VirtualBox 等)

编程实验可以直接在上述 Linux 系统上完成。对于基于 xv6 的系统实验，请按照如下流程来设置。

实验环境安装和测试

我们的实验环境依赖 RISC-V 版本的 QEMU 7.2+, GDB 8.3+, GCC 和 Binutils，运行如下命令来安装必要工具 (请根据你所使用的操作系统选择对应的命令)：

Debian 或 Ubuntu

sudo apt-get install git build-essential gdb-multiarch qemu-system-misc gcc-riscv64-linux-gnu binutils-riscv64-linux-gnu

Arch Linux

sudo pacman -S riscv64-linux-gnu-binutils riscv64-linux-gnu-gcc riscv64-linux-gnu-gdb qemu-emulators-full

WSL (Windows Subsystem for Linux)：注意仅支持在 WSL2 上进行实验，不支持 WSL1。

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install git build-essential gdb-multiarch qemu-system-misc gcc-riscv64-linux-gnu binutils-riscv64-linux-gnu

虚拟机 (VMware 或 VirtualBox)：如果使用虚拟机，建议安装 Ubuntu 24.04 LTS，并按照 Ubuntu 上的安装方法进行安装。

其他操作系统：目前不建议在其他操作系统上进行实验，但你也可尝试自行解决可能存在的依赖问题。

在安装完成后，检查 QEMU 版本 (需要 7.2.0 以上)。如果显示如下信息，则表示安装成功：

$ qemu-system-riscv64 --version
QEMU emulator version 7.2.0

同时检查 gcc 版本，需要至少以下一条命令显示相似信息：

$ riscv64-linux-gnu-gcc --version
riscv64-linux-gnu-gcc (Debian 10.3.0-8) 10.3.0
...
$ riscv64-unknown-elf-gcc --version
riscv64-unknown-elf-gcc (GCC) 10.1.0
...
$ riscv64-unknown-linux-gnu-gcc --version
riscv64-unknown-linux-gnu-gcc (GCC) 10.1.0
...

启动 xv6

运行如下命令下载 xv6-riscv 代码 (需要在南大的 GitLab 上注册帐号)：

git clone https://git.nju.edu.cn/oslab/os-lab-2024fall.git
cd os-lab-2024fall

启动 xv6：

git checkout riscv
make qemu

如果出现以下内容，则表示启动成功：

...
xv6 kernel is booting

hart 2 starting
hart 1 starting
init: starting sh
$

使用快捷键 Ctrl+A，然后按 X 退出 xv6。

使用 gdb

在调试复杂的代码时，断点调试是非常有用的。我们强烈建议在开始编写代码之前，先学会使用 gdb 进行调试。 关于 gdb 的使用方法，可以参考 GDB 官方文档。

对于 xv6，可以通过以下方式启动 gdb：

make qemu-gdb

此时，QEMU 会暂停并等待 gdb 连接。在另一个终端中，使用 gdb-multiarch (或者 riscv64-linux-gnu-gdb 或 riscv64-unknown-elf-gdb) 连接到 QEMU。

实验提交

目前 OJ 服务器仅支持校园网环境访问，如果在校外请使用学校 VPN 连接。

我们为每位同学生成了一个 Token 并将通过邮件发送到各自的南大邮箱 (学号@smail.nju.edu.cn)，请保存该 Token 并在每次实验提交时提供 (若没收到请单独联系助教)。

在完成每次实验后，按实验手册要求使用如下方式提交实验代码和实验报告 (由于实验截止后我们才会阅读实验报告，因此可以先仅提交代码进行测试，在实验截止前提交最终版实验报告即可)。

通过 Makefile 打包提交

注意在打包前 commit 需要提交的内容；同时注意合理使用 .gitignore，不要提交无关文件。

对于框架代码中有 Makefile 文件的实验，我们会在该文件中提供自动的代码打包和提交指令。你需要新建一个 conf/info.mk 文件，并将学号和 Token 添加到该文件中：

# conf/info.mk
SID=123456789
TOKEN=123456789abcdefg

在完成实验后，提交当前最新版本到本地仓库：

git add .
git commit -m [message]

(需要提交压缩包的实验) 执行以下命令打包实验代码，这会将当前分支最后一次 commit 内容自动打包为 学号.zip：

make package

最后，执行以下命令提交实验代码到 OJ：

make submit

对于实验报告，需将实验报告命名为 学号.pdf，并放入代码根目录，随后可通过以下命令提交：

make report

手动提交

直接运行如下命令分别提交实验代码 (主要用于仅需提交一个 .c 文件的实验) 和实验报告：

# code
curl -F "token=[TOKEN]" -F "lab_num=[LAB ID]" -F "file=@[FILE NAME]" http://114.212.81.7:9999/upload_code 
# report
curl -F "token=[TOKEN]" -F "lab_num=[LAB ID]" -F "file=@[FILE NAME]" http://114.212.81.7:9999/upload_report

结果返回

如果提交成功，你会收到类似如下格式的返回信息:

{
  "sid": "学号"
  "name": "姓名"
  "submit index": "当前提交 ID"
  "message": "Code/Report file uploaded successfully"
}

实验代码将在我们的测试环境中进行检查、编译和运行。你可以通过以下命令获取测试结果和反馈信息 (例如，对未通过测试的补充说明)：

make score  # 使用各实验提供的 Makefile
# or
curl "http://114.212.81.7:9999/download?token=[TOKEN]&lab_num=[LAB ID]"

实验结果将以类似如下的格式返回 (受限于可用资源，建议在提交几分钟后查看结果)：

{
  "score": "最近一次提交得分"
  "submit index": "最近一次提交 ID"
  "highestscore": "历史最高得分"
  "message": "反馈信息"
}

此外，为了引导大家不要不假思索地将 OJ 当作 “默认” 存在的 Test Oracle 来使用 (不管对不对先提交，反正 OJ 会告诉我结果)，我们会设置相应的 “冷却时间”，在每次提交后需要间隔一定时间才能进行下一次提交。

* 如果你发现提交到 OJ 上的某个测试用例总是不通过，并且你确信自己的实现没有问题，那有可能是 OJ 的问题。请及时联系助教。

* 代码执行所需时间比较久，提交后请等待一段时间再查看结果，但一般不会超过 15 分钟，如果超过 15 分钟还没有结果，请联系助教。

答疑

在实验中遇到任何与实验相关的问题，都欢迎向助教提问，直接在对应实验的框架代码的 GitLab 仓库中提交 Issue 即可。但在提 Issue 前请先搜索是否有类似问题，避免重复提问，并注意提问的智慧。

特别注意：

  1. 答疑的主要目的是解决实验手册描述不完善的或造成大家对实验手册理解有歧义的地方，而不是为你提供答案或陪你 debug，助教不是你的小黄鸭；
  2. 提问前请先自行思考，助教不会回答一切问题；
  3. 提问前请检查实验手册中是否已经明确说明过，不要提“蠢”问题；
  4. 不要在 Issue 中粘贴自己的代码；
  5. 请理解什么是 STFW & RTFM。

实验截止时间

本学期每个实验会设置一个截止时间 (Soft Deadline)，我们会在该截止时间后进行必要的代码查重、阅读提交的实验报告、手工运行代码进行额外的检查、并最终结合 OJ 记录的分数来确定每次实验的最终得分 (不同实验的截止时间会有重叠，大家注意安排好时间)。

在实验 Soft Deadline 之前完成至少一次完整提交 (包括代码和实验报告) 将获得一定加分，完成选做实验也会有一定加分，加分上限可超过 100 分。

所有实验的最终截止时间 (Hard Deadline) 将在本学期末结束，在此之前均可提交更新版本的代码和报告。超过该截至时间后提交的实验将无法反应在最终成绩中。

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