第二章：批处理系统

本章实现了一个批处理操作系统，支持特权级切换和 Trap 处理，能够依次加载并运行多个用户程序。

功能概述

• 用户态与内核态的特权级切换
• Trap 上下文保存与恢复
• 系统调用处理 (write, exit)
• 批处理方式顺序执行用户程序

快速开始

请在 tg-ch2 目录下执行：

cargo run

默认会在 tg-ch2 目录下创建 tg-user 源码目录（通过 cargo clone）。 默认拉取版本为 0.2.0-preview.1，可通过环境变量 TG_USER_VERSION 覆盖。 若已有本地 tg-user，可通过 TG_USER_DIR 指定路径。

测试

./test.sh

用户程序加载

tg-ch2 在构建阶段会拉取 tg-user 并编译用户程序，生成 APP_ASM 内联到内核镜像中，运行时依次加载执行。

默认 QEMU 启动参数

-machine virt -nographic -bios none

特权级切换与 Trap 处理

本章的核心是 LocalContext 结构，它保存用户态的完整寄存器状态。当用户程序发生异常或触发系统调用时：

1. 硬件自动切换到 S 态，跳转到 stvec 指向的 Trap 入口
2. Trap 入口保存用户寄存器到 LocalContext
3. 内核读取 scause 判断 Trap 类型，处理系统调用或异常
4. 恢复 LocalContext 中的寄存器，执行 sret 返回用户态

// 执行用户程序
unsafe { ctx.execute() };
// 从 Trap 返回后，检查原因
match scause::read().cause() {
    Trap::Exception(Exception::UserEnvCall) => handle_syscall(&mut ctx),
    // ...
}

系统调用

Dependencies

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