JOS操作系统实验：实现调度与进程通信

"JOS操作系统实验4是Java程序员和爱好者合作开发的一个开源Java操作系统项目。实验涉及调度算法、用户态页故障处理、复制写时复制的fork函数、可抢占调度和进程间通信（IPC）的实现。实验分为三个部分，分别在三周内完成，并有相应的任务清单和代码修改要求。实验代码分布在`kern`、`inc`和`lib`目录下，包括调度、内存管理、系统调用、陷阱处理、页故障处理和进程通信等关键功能的实现。" 在这个实验中，学生们将面临以下几个核心知识点： 1. **轮转调度算法（Round-robin Scheduling）**: 这是一种基本的多任务调度算法，每个进程被分配一个固定的时间片来执行，当时间片耗尽后，进程会被挂起，让其他进程有机会运行。在JOS中，需要实现这个调度算法并确保其在时钟中断中调用。 2. **环境（Environment）的创建和系统调用**: 学生需要实现创建新环境所需的系统调用，这通常涉及到进程的创建和上下文切换。 3. **用户态页故障处理**: 当进程试图访问未映射的页面时，会产生页故障。实验要求在用户态实现页故障处理函数，这可能涉及到页表管理和内存分配。 4. **复制写时复制（Copy-on-Write, COW）的fork函数**: 在这个阶段，学生需要实现一个fork函数，它创建一个与原进程共享大部分数据的新进程，只有在数据被修改时才会复制。这涉及到页表的管理和权限控制。 5. **可抢占调度（Preemptive Scheduling）**: 需要在时钟中断中调用调度函数，使得高优先级的进程可以随时打断低优先级进程的执行。 6. **进程间通信（IPC）**: 实现进程间的消息传递机制，这是操作系统中进程协作的重要方式。在JOS中，可能需要设计和实现特定的数据结构和协议来支持这一功能。 7. **代码修改**: 在`kern`目录下的`init.c`、`pmap.c`、`syscall.c`、`trap.c`、`picirq.c`和`sched.c`等文件中添加或修改代码，以实现上述功能。`inc`目录中的`mmu.h`、`memlayout.h`和`env.h`等头文件可能需要更新以适应新的内存布局和环境结构。`lib`目录中的`entry.S`、`pfentry.S`、`pgfault.c`和`fork.c`以及`ipc.c`等文件则涉及到页故障处理、进程创建和通信的用户层实现。 8. **文档编写和问题解答**: 实验要求不仅完成编程任务，还要记录过程和思考，解答相关问题，并可能挑战更复杂的设计。 通过这个实验，学生将深入理解操作系统的内核机制，包括调度、内存管理和进程通信等关键概念，同时锻炼实际编程和调试能力。