tg-kernel-context

Kernel context management for the rCore tutorial operating system.

设计目标

• 提供 RISC-V 上下文切换的统一抽象，简化章节内核对 trap/调度的实现。
• 支持用户态与内核态切换（LocalContext）。
• 在需要跨地址空间切换时提供 foreign 扩展能力。

总体架构

• LocalContext：封装通用寄存器、sepc、sstatus 等上下文状态。
• 裸汇编执行路径：负责寄存器保存/恢复与 sret 相关切换流程。
• feature = "foreign"：
  • ForeignContext
  • ForeignPortal / PortalCache
  • MultislotPortal

主要特征

• LocalContext::user(pc)：创建用户态执行上下文。
• LocalContext::thread(pc, interrupt)：创建内核线程上下文。
• execute()：执行一次上下文切换（unsafe）。
• move_next()：系统调用返回时推进 sepc。
• foreign：支持跨地址空间切换相关工具。

功能实现要点

• 切换过程中直接操作关键 CSR（如 sscratch、sepc、sstatus、stvec）。
• execute() 为 unsafe：调用方必须保证上下文内容、栈、入口地址与页表状态有效。
• 面向教学场景提供较清晰的寄存器访问接口（a(i)、sp_mut() 等）。

对外接口

• 结构体：
  • LocalContext
• 关键方法：
  • empty()
  • user(pc)
  • thread(pc, interrupt)
  • a(i), a_mut(i)
  • sp(), sp_mut()
  • pc(), pc_mut()
  • move_next()
  • execute()
• foreign 模块（按 feature）：
  • ForeignContext
  • ForeignPortal
  • PortalCache
  • MultislotPortal

使用示例

use tg_kernel_context::LocalContext;

let mut ctx = LocalContext::user(entry_point);
*ctx.sp_mut() = user_stack_top;

unsafe { ctx.execute() };

• 章节内真实用法：
  • ch2/src/main.rs 使用 LocalContext::user 与 execute 跑用户程序。
  • ch4/src/process.rs 在 foreign 场景下进行地址空间相关切换。

与 ch1~ch8 的关系

• 直接依赖章节：ch2 到 ch8。
• 关键职责：承接 trap 返回、系统调用返回与任务切换的上下文管理。
• 关键引用文件：
  • ch2/src/main.rs
  • ch3/src/task.rs
  • ch4/src/process.rs
  • ch8/src/process.rs

License

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