Pintos

这是伯克利操作系统课程（CS162）的课程设计项目。学生需要以小组为单位，以课程初期给定的Pintos操作系统为框架，拓展下列三个模块的功能：

进程系统

对Pintos的用户进程模块做出如下功能拓展：

支持向用户进程传递命令行参数；
实现以下进程控制系统调用（功能与Linux中的同名系统调用类似）：
- exec：创建一个新进程，令其运行指定的应用程序（可以被当作是fork和exec的混合体）；
- wait：等待当前进程的子进程pid执行完毕；
- halt：关闭Pintos，用于熟悉系统调用执行流程；
实现以下文件操作系统调用：create, remove, open, filesize, read, write, seek, tell, close；
- create, remove：创建文件，删除文件；
- open, close：开启指定文件，返回文件描述符。关闭与给定文件描述符对应的文件；
- read, write, seek, tell, filesize：文件操作；

对Pintos的线程系统模块做出如下功能拓展：

实现一个严格优先级线程调度器（Strict Priority Scheduler），优先级范围为0 ~ 63：
- 无论在何种情况下，高优先级线程都会先于低优先级线程被调度运行；
- 三种同步原语（lock, semaphore, condition variable）需优先将资源给予高优先级线程；
- 实现优先级捐献（priority donation），解决由于严格优先级调度导致的优先级反转问题（priority inversion）；
实现简化版的pthread线程库，支持如下系统调用：
- sys_pthread_create：创建用户线程；
- sys_pthread_exit：用户线程退出；
- sys_pthread_join：暂停当前线程，直到目标线程执行完毕再恢复；
- lock_acquire, lock_release, sema_down, sema_up：用户空间同步原语；
如果进程执行时出现了导致进程需要退出的事件，事件之间应按照如下优先级（从低到高）相互覆盖：
1. 主线程执行pthread_exit：主线程等待其余所有线程自然退出之后退出进程；
2. 任何线程执行系统调用exit：进程中所有位于用户态的线程不可继续执行，位于内核态的线程退出内核之后需立刻退出；
3. 任何线程执行时触发异常：与2相同，只不过进程退出码必须为-1；

对Pintos的文件系统做出如下功能拓展：

为文件系统添加Buffer Cache：
- 至多可缓存64个磁盘扇区；
- 需使用任意一种类LRU算法作为调度政策；
- 必须是一个Write Back Cache；
- 确保某个扇区同一时间只能被一个线程所读写，但是属于同一个文件的不同扇区可以被多个线程同时读写；
可拓展文件：
- 支持对文件的随机访问；
- 树型索引结构：
  - 文件数据块可分散在磁盘各处，无需连续分布；
  - 至少需要支持类似于Unix FFS文件中的二级间接指针（doubly-indirect pointers）；
- 妥善处理扇区分配失败的情况，系统必须回滚到未分配之前的状态；
子目录：
- 实现chdir, mkdir, readdir, isdir等目录相关的系统调用；
- open, close, exec, remove, inumber需妥善处理目录相关的逻辑；
- 系统需同时支持相对目录和绝对目录；