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Daily Schedule for OS Tutorial Summer of Code 2020

  • daily_documents：每日笔记
  • part1-exercises-for-rust：rust的一些小练习
  • practice：rust写的一些小程序
  • labs：rCore的lab

在此阶段实现的简易操作系统仓库：https://github.com/yunwei37/MyrCore

后续将会继续完善。

可供检查的具体实现目录：

zCore 开发的最终报告：https://github.com/yunwei37/zcore_migration_notes/blob/master/report.md

TOC

七月

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八月

Mon Tues Wed Thur Fri Sat Sun
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Day 1 2020/7/1

事件1：OS Tutorial Summer of Code 2020

前天就在github上面看到了活动信息，然后立马就投了简历和报名表；正好一直以来就对系统相关的信息很感兴趣，也很早就看到了rcore这样一个项目，暑假也没啥别的事情，这样的好机会当然不能错过啦。（就是今天傍晚才收到回复...所以今天算第一天吧）

相关的计算机原理知识大致都了解过一遍，但没有什么很好的实践；学校教的是MIPS体系结构，rust大名如雷贯耳，但也未曾上手。大概还是有挺多东西要学的。

对于课程的计划时间表，也许有点希望尝试一下把这几个部分进行一定的交叉（？），从了解rust语法和RISC-V的原理开始，结合rcore labs相关的源代码阅读和一定的rust实践工作交叉进行...

事件2：rust beginner

今天大部分时间还是花在了mit的6.828上面（继续之前的学习），晚上才算是真正开始（入坑）rust。

主要参考资料：Rust 程序设计语言

  • 安装并配置环境；换到国内源
  • Hello, World!
  • 简单的猜猜看游戏

参考今日文档记录：Day1_rust_beginner.md

顺带瞻仰了一下rcore的设计论文，晚上去了一家还不错的日料店（吃到了河豚锅、海胆刺身还有很不错的土瓶烧！）

rust看起来真好玩

问题

  • waiting for file lock on package cache lock 折腾了一会，虽然解决了问题但并不很清楚其发生的原因；
  • 大概了解了一下rust的设计理念，但语法还需要更深入地学习；

预期计划

  • 睡个好觉，明天继续看rust基本知识；
  • 简单了解一下 RISC-V 体系结构；
  • 翻翻rCore的论文和tutorial，大概了解一下lab是要做什么怎么做的；

Day 2 2020/7/2

事件1：rust PL again

主要参考资料：Rust 程序设计语言

继续阅读 Rust程序设计语言，梳理相关语法；

  • 常见编程概念
  • 所有权
  • 结构体
  • 枚举、方法匹配
  • 使用包和crate
  • 集合
  • 错误处理
  • 泛型、trait 和生命周期

笔记：Day2_rust_next.md

编程：小练习题：

Small exercises to get you used to reading and writing Rust code!

  • quiz 1-4
  • variables
  • if
  • function
  • primitive_types
  • structs
  • strings
  • enums
  • tests
  • modules
  • macros
  • move_semantics

晚上去吃了甲鱼生蚝火锅x

事件2：阅读rCore的一些参考资料

参考资料：

Rust语言操作系统的设计与实现,王润基本科毕设论文,2019

PPT: 尝试用RUST写教学操作系统, 2018

  • 大致了解了一下rCore的基本架构和设计实现思路；
  • 大致了解了一下rust设计操作系统的相关语言特性和能力；

笔记：Day2_rCore.md

遗留的一些问题

  • 不知道现在rCore相比于2019年的这篇文章，具体做了哪些演进呢
  • 对于rust的一些语法特性并没有特别清晰熟练，还需要更多的阅读和练习
  • 部分笔记还没有整理

预期计划

  • 好好睡觉，明天继续深入rust（应该可以完成 Small exercises 的部分，并看完 PL，再考虑下一步计划
  • 简单了解一下 RISC-V 体系结构；
  • 尝试编译一下rCore，简单翻翻源代码长啥子样

Day 3 2020/7/3

事件1：rust PL next

Rust程序设计语言：

  • 函数式与闭包
  • 测试
  • 智能指针
  • 并发
  • 模式

练习：做完了rustlings的部分；

Small exercises to get you used to reading and writing Rust code!

★ All exercises completed! ★

  • （深刻感受到了如何和编译器编译器作斗争）

感觉还是比预想的要久一点的，主要是后面的一些练习（边看语法书边瞎蒙编译器结果）...不过感觉还是收获满满的

遗留的一些问题：

  • 感觉大概了解了一下语法，接下来需要更多的练习和多部分特性更深入的理解和运用；
  • 需要解决一下开发环境的问题（图形化连接qemu调试等等）
  • 整理笔记和README

明日计划

  • 开始看lab和RISC-V；
  • 继续练习和解决一些自己还不是特别清晰的语法特性；
  • 补学校作业。

Day 4 2020/7/4

算是正式开始啦（可是还有作业没补完

今天由于有别的事情在忙，所以实际完成的部分并不多。

事件1：rust相关：

整理了先前的一些笔记；

阅读Rust程序设计语言：

  • 部分高级特性；
  • unsafe rust

事件2：RISC-V

参考资料：

RISC-V手册：一本开源指令集的指南

  • 第一到三章：
  • 第十章：

事件3：搭建实验环境（未完成）

明日计划：

  • 尝试完成lab0；
  • 完成部分rust的练习相关；
  • 继续学习RISC-V

Day 5 2020/7/5

今天在写别的课的最后一点论文，没怎么整活qwq

事件1：把环境配好了，正在看lab0

Day 6 2020/7/6

事件1：lab0完成：

（没有实际操作的话并没有挑战性啦...不过这是lab0）

尽量一个命令都不漏的详细记录，包含lab0和安装环境：

daily_documents/Day6_lab0.md

lab0的代码可以参考：

lab0/README.md

事件2：RISC-V：

尝试整理了 RISC-V 的笔记；

daily_documents/Day5_riscv.md

顺手翻了翻这本书其他部分（真简短）

遗留的一些问题：

  • 一些参考资料还没很仔细阅读，我希望先做lab1，边做边看；
  • rust还不能说很熟练（虽然看懂lab0的部分没啥问题），需要继续做题；
  • 需要对rust的配置了解多一点；

明日计划

  • 试试lab1
  • 做题家x
  • 把调试工具能不能弄得更顺手一点

Day 7 2020/7/7

事件1：lab1

这部分参考的是 27-labdoc 分支的内容，可能并不稳定；（补充：第二天被合并到了主分支了

实验报告笔记，以及添加的练习内容：

daily_documents/Day7_lab1.md

另外也阅读了一下lab2的实验教程，准备明天继续看看；

lab1 :

lab1/README.md

大致了解了中断的实现方式，也自己尝试实现了一小部分的中断实验；

事件2：rust again

把rust程序设计语言复习了一下（以及之前跳过的部分），顺带翻了翻 rust by example，以及 hard way，考虑了一下要写什么:

明天开始写小习题；

问题

  • 感觉之前看书可能有些略过并不是很仔细的地方，还需要再巩固一下；
  • lab的教程相对还是有一点简略（没有更新过的版本，似乎文档的改进工作正在进行中，可能还是结合实际代码阅读的效果会好一些；还有一些练习题的部分也不是很完善，不知道后续会不会被放进考核内容里面去；
  • （希望有空可以继续 xv6 的学习，能更深入地理解操作系统原理，也可相互对照；
  • 感觉自己表达的能力可能并不是很好...
  • lab我还是希望先阅读代码，在此基础上尝试做一些改进（可以自己尝试写一点模块，比如线段树，和最终代码相互对照？不过实验指导似乎还是教程性质的，并不是什么题目）；

计划；

  • 整整 lab2；
  • 整整 rust的中长练习实践；

Day 8 2020/7/8

事件1：lab2

继续根据 42 - labdoc 分支（还未合并）的代码学习lab2：

lab2实验指导笔记：

daily_documents\Day8_lab2.md

大致了解了一下，打算等代码合并以后开始写线段树和伙伴系统相关；

事件2：rust 练习

尝试开始写了一小部分 rust 的 hardway 练习，完成了双向链表的建造；

问题

  • 感觉对rust的智能指针等内容还是有一些不熟悉的地方；
  • 大致浏览了一下基本的代码组成，但需要进行lab2的实验才会有比较深刻的理解：
  • 这里是从数据结构（双向链表、树等等开始写的，感觉对 rust 的智能指针、内部可变性的一些主题之前理解还是不够深刻，看书也不够仔细，还需要再补一补；

计划

  • 继续今天的两个任务；

Day 9 2020/7/9

事件1：lab2 next

今日 lab2 的分支已经合并进去了，把代码拉下来阅读一下；

  • 查阅了一些线段树和伙伴算法相关的资料，阅读了一下代码，准备明天开始写；

事件2：rust 练习

目录：

part1-exercises-for-rust\hardways\README.md

用 rust 完成 笨办法学c语言 中的排序算法，二叉树、堆栈等；

Day 10 2020/7/10

事件1：rust 练习

这两天在忙学校短学期的一点点事情...进展有点慢qwq

感觉 笨办法学c语言 的简单题目似乎还不如去写leetcode；

完成了数道 rust 的 leetcode 习题，附加代码使用c语言编写；应该明天就可以结束rust的小练习部分

Day 11 2020/7/11

事件1：rust练习

完成了15道 rust 练习题的部分：

具体记录可参考：

part1-exercises-for-rust\hardways\README.md

如果之后有做其他的小练习，比如leetcode这样的，也会记录过来的啦

在尝试完成lab2的过程中

问题

  • 练习题做完15道之后确实对 rust 的理解更上一层楼了，也能尝试用rust实现一些算法，但是感觉还是挺浅薄的...可能还是需要一些工程上的练习

Day 12 2020/7/12

今天短学期有不少事，所以没怎么整

事件1 第一次分享会

  • 感觉真是大佬云集...不胜惶恐...；
  • 感觉要加紧做了；
  • os lab的部分暂时感觉还并没有很深入地探讨过，可能打算先跟着教程实现一遍代码；

Day 13 2020/7/13

  • 今天短学期ddl，所以做的也并没有很多
  • 就这两天比较忙...接下来应该可以专心做os的事情了...

Day 14 2020/7/14

  • 今天也好忙qwq
  • 看完了tutorial剩下的几章，大致对整个实验有个初步的了解

Day 15 2020/7/15

  • 今天也好忙qwq

事件1：lab2

  • 仔细研读了一下lab2的代码，和实验教程对应起来；
  • 自己尝试参考代码和教程手写实现了部分 lab2 的内容；

Day 16 2020/7/16

  • 今天也好颓qwq

事件1：lab2

Day 17 2020/7/17

  • 笙笙啊笙笙 - 你不能再这样下去了qwq
  • 今天好颓，不想干活（前几天在写短学期的MC项目）

事件1：lab2

  • 更新了一部分lab2的内容；
  • 完成了页面分配算法的测试工作；
  • 基本完成 lab2（参照代码示例

Day 18 2020/7/18

  • 我好惨，今天生病了

Day 19 2020/7/19

事件1 - lab学习笔记 & 代码整理

整理完成 lab3 学习笔记和代码

lab3 学习笔记

代码部分可参考 lab3 文件夹

开始整理部分 lab4

问题

  • lab3 的实验框架还没有整理完成，因此打算延迟一小段时间再开始完成实验题；

Day 20 2020/7/20

事件1 - lab tutorial 学习笔记 & 代码整理

修改了一些 lab3 的内容

基本整理完成 lab4 学习笔记和代码；

lab4 学习笔记

还留有一些 bug 还没有解决

事件2 - lab 实验1

回过头看了一下伙伴系统的实现方式；如果采用链表实现的话，可能也会涉及动态分配内存的方式（或者采用数组分配的链表）；因此可能采用数组方式进行实现。

问题

  • tutorial中存在一些定义不兼容；
  • 代码版本似乎比较混乱；现有根据 toturial 实现的部分并不能编译运行；
  • 尝试根据lab4分支中进行观察和调整，但lab4分支中的代码实际上包含完成 lab6 用户进程之后的部分；根据教程一步步手写完成的版本则不应当包含 lab5 和 lab6 的内容（但实际上后期耦合和修改的部分很多
  • （ lab4好像是尝试根绝 toturial 复现代码过程中第一个遇到困难的

明日计划

  • 解决今天lab4遗留的一些问题；
  • 做lab5
  • lab4实验题

Day 21 2020/7/21

事件1 - lab4 根据tutorial进行的代码整理

  • 更新了一下 lab4 ，修复了一下昨天没法编译的问题（代码有很多不兼容的地方)
  • 现在应该基本没问题了（尝试跑起来了多线程），虽然线程终止的时候似乎还是有一点问题没有解决；

事件2 - lab4 实验题

打算解决掉 lab5 再回过头来看实验题；

这里先做完了lab4的实验part1：

事件3 - lab5 tutorial 学习笔记 & 代码整理

完成了一部分；

遗留的一些问题

  • 对于简单的main函数进行fork不会出现问题，对于notebook程序可能会发生错误；（有可能是因为此时该线程被阻塞，在等待中断的过程中fork，这里复制的是内核线程：
Thread {
    thread_id: 0x3,
    stack: Range {
        start: VirtualAddress(
            0x1080000,
        ),
        end: VirtualAddress(
            0x1100000,
        ),
    },
    context: None,
} terminated: unimplemented interrupt type: Exception(InstructionPageFault)
cause: Exception(InstructionPageFault), stval: 0
  • 调试工具掌握还不熟练（不过打log倒是挺熟的

Day 22 2020/7/22

事件1 - lab tutorial 学习笔记 & 代码整理

完成了 lab5 的笔记和代码整理;

daily_documents\Day21_lab5.md

基本完成了 lab6 的笔记和代码整理;

daily_documents\Day22_lab6.md

总结

  • 感觉 lab4-6 和前期相比省略的内容还是比较多，可能还是有不少不完善的地方吧...
  • 对于整个 lab 实验的代码和实现基本过了一遍，接下来打算做完实验题看看有没有什么自己想改进的地方；
  • 感觉了解的操作系统具体实现还是比较少，可以先看看其他的书和rcore的实现；
  • 还有一些细节问题和思考不全面的地方需要回头再整理清楚一下；

Day 23 2020/7/23

事件1 - lab4 实验题

完成了 lab4 实验题 part2 部分

daily_documents\Day21_lab4_practice.md

Day 24 2020/7/24

事件1 - lab6 实验题

完成了 lab6 的实验题：

daily_documents\Day23_lab6_practice.md

顺带关于 lab5-6 的小细节发了一点pr

事件2 - 总结、提交部分

整理了一下最终的报告文档；目前基本上 lab 的部分也已经接近尾声了，从头到尾自己根据文档实现了一遍，也完成了大部分实验题的内容（除了一点挑战实验和框架还没打好的页面置换算法）

Day 25 2020/7/25

事件1：blog总结

daily_documents\云微的-rCore-阶段性总结报告.md

事件2：更进一步的探索

尝试阅读了一下 rCore 和 zCore 的源代码；

学堂在线《Linux 内核分析与应用》课程：概述、中断、进程

感觉自己具体操作系统工程实践方面还是了解的不够多，与其去测试一些新增加的算法，不如先学一点别的东西，可以互相对比照应；

问题

Day 26 2020/7/26

事件1：lab3 实现时钟页面置换算法

看起来实验框架终于整理好了，把这个剩下的也完成一下；

参考这里：

daily_documents\Day18_lab3_practice.md

另外也大致了解了一下 rCore 和 zCore 的整个架构；

Day 27 2020/7/27

事件1：lab3 的一点小修复

好像有一点问题...（被公开处刑了）...要去修复一下

之前实现的好像并不是标准的时钟页面置换算法，有一点偏差

事件2：继续学习

  • 今天忙了一点小学期的收尾工作，所以没做太多
  • 继续看《Linux 内核分析与应用》；

Day 28 2020/7/28

是摸鱼的一天呢

中啦

Day 29 2020/7/29

深入分析Linux内核源代码阅读笔记 第一章、第二章

Day 30 2020/7/30

深入分析Linux内核源代码阅读笔记 第三章、第四章、第五章

《Linux 内核分析与应用》系统调用

Day 31 2020/7/31

  • 继续看了部分《rust编程之道的章节》
  • 《Linux 内核分析与应用》
  • 尝试运行 rCore 和 zCore，浏览了一下相关文档；

Day 32 2020/8/1

Day 33 2020/8/2

  • 准备出发
  • 在火车上浏览了部分 zCore-Tutorial 的教程；
  • 看了看 zCore 的系统调用部分；

Day 34 2020/8/3

参考相关资料

今天是 Hackthon 的第一天

大致浏览了一遍相关资料（虽然很大一部分没看懂），目前对整个 zCore 的大致框架已经有了一个概念

晚上去吃了好吃的

Day 35 2020/8/4

  • 继续浏览代码，准备开始干活；
  • 不知道为什么头很晕...可能强度有点大

Day 36 2020/8/5

事件1：linux-syscall 的注释文档完善

相关 pull-request: rcore-os/zCore#125

这一部分主要参考linux的文档：system reference manuals section 2: System calls

另外也尝试简单地修复了一下 uname 的系统调用，似乎要把 rCore 换成 Linux 才可以；

一些疑问 & TODO

  • 还有很大一部分 syscall 并没有完成移植，这部分可能是接下来的主要目标；希望能跑起来 gcc 作为这一个月的目标；
  • 需要进一步完善相关单元测试，可以以单元测试驱动开发；
  • 尝试补全 Linux-loader 和 Linux-object 的代码；
  • 目前只是实现了 linux syscall 的一个小子集，很多部分的代码也并不完善；接下来打算先整理一个 TODO 的列表出来：
    • GCC 需要使用哪些系统调用；
    • 哪些系统调用可以用空调用函数蒙混过关；
    • 哪些系统调用需要继续完善；
    • 哪些系统调用可以很方便地移植；
    • 哪些系统调用很复杂但是一定需要实现（实现一个子集）；
    • 哪些系统调用有 bug
  • 在跑起来 GCC 和 make 之后，可以尝试 libc-test

Day 37 2020/8/6

  • 之前的 pull-request 被合并啦

完善了一点 linux-loader 的注释和测试；

相关 pull-request: rcore-os/zCore#128

  • 系统调用的错误处理似乎并不是特别完善；感觉可以再想想会不会有更好的错误处理方案；
  • 感觉 pipe 的 syscall 似乎并不是很复杂，也许可以尝试一下；

Day 38 2020/8/7

事件1：代码改进

  • 搭建了相关的单元测试框架，但还没有得到合并；

    大概是这样的：

    Currently you can add c language unit test like this:

    1. add c files in linux-syscall/test/;
    2. add a cargo unit test in linux-loader like ( the program name is the same as source file )
    #[async_std::test]
async fn test_pipe() {
    test("/bin/testpipe1").await;
}
    • if you want to run the unit test locally right away, you can run make rootfs again.
    • if you want to inspect the output of program, maybe output the content to a file and read it in rust can be helpful.

  • 完善了 pipe 的 syscall，并增加了相关测试；

  • 具体内容可以参考 pull-request；

接下来的大概计划

  • 对于 rCore 异步相关的代码有更多的了解，向勇老师提及的将操作系统内部的 syscall 等机制全部替换为 async 的异步协程确实是个非常有趣的话题，值得进一步探究
  • 对于 zCore 来说，我们需要用这种机制完成信号量等内容；
  • 测试覆盖和文档内容还需要继续增加，同时通过测试来发现 bug ；

这几天的内容结束啦

这是我第一次参加这样的活动，感觉认识了非常多厉害的朋友，收获也非常丰富呢

Day 39 2020/8/8

  • 尝试跑起来了 libc-test
  • 加了点 time 的系统调用

Day 40 2020/8/9

  • libc-test 似乎还是有一点编译上面的问题？某些测试可以运行但是并不能正常测试，可能是并没有正确调用系统调用函数；math部分可以正常运行；也可能是编译环境的问题
  • 另外补上了 sys_utimensat，现在可以正常使用 touch 创建文件；

Day 42 2020/8/11

  • 修改了一点之前犯蠢的测试代码，现在可以使用c语言进行正常的单元测试；
  • pull-request: #135 ,包含time和touch相关的被合并啦

Day 43 2020/8/12

  • 一些文档和杂七杂八的系统调用接口以及测试的打杂的活,具体参考这里：#142
  • 已经被合并

Day 44 2020/8/13

  • 目前的状态是 rustc 可以运行输出帮助信息，但还暂时没有办法进行正常编译；通过查日志可以发现可能是 pipe 之后跟着的 poll 的问题，显示有事件阻塞；
  • ly 大佬已经把 eventbus 修好了，之后去加一下 pipe 的 eventbus 相关内容；
  • 准备去修复一下 rcore-fs 里面 symbol link 相关， 可能要实现 create2 函数；
  • ly 大佬编译好了 gcc 并成功在上面跑起来啦！
  • libc-test 目前的想法是写个脚本先试着运行一下并查看输出；
  • 这两天也有些时候在解决测量学实验和计算机组成课程的内容，以及其他杂七杂八的考试，所以时间有可能会稍微不那么多一点...

Day 45 2020/8/14

  • 着手修复 pipe 的相关问题，加上了 async-poll 但还是不能正常使用；
  • 可以考虑把libc-test在zcore上面编译运行

Day 46 2020/8/15

  • 例会；
  • wrj学长解决了 libc-test 的 github ci 部署的事情；
  • 提交了一个相关的pr，解决了一下 shell 里面命令执行 path 的问题：#149 ，顺带加了一下pipe

Day 47 2020/8/16

  • 今天去试着跑了一下 libc-test：
    • #152 解决了一个小测试，顺带补了一点文档；
    • 似乎很多没办法通过的测试还是和 symlink 的绝对路径相关；
    • 浮点数运算差异应该可以不用管
    • 部分是系统调用还没有实现或者实现有部分差异；
  • 感觉接下来可以做一些 ipc 共享内存相关的部分？

Day 48 2020/8/17

  • 共享内存部分需要虚拟内存的支持，实现差异可能有点大；
  • 先从信号量部分入手，相关 PR：
  • #156

Day 49 2020/8/18

  • 完善了一下 #156 的文档，并进行了一定的重构修改和相关测试
  • #156 已合并到主分支

Day 50 2020/8/19

今天是摸鱼的一天呢...

  • 主要是学校计算机组成的实验要验收了，细节需要补一补
  • 还有一门短学期的GIS课也要验收了
  • 接下来九月初还有五门考试要考，所以可能时间不那么多了...
  • 再回过头来翻了翻 rust 编程之道，主要是之前忽略掉的一些小细节...

Day 51 2020/8/20

  • 今天是看看代码的一天

  • 大概看了看相关的内容，似乎大块的可以迁移部分已经基本完成，或者就是需要硬件层的支持（比如网络部分）；

  • 接下来大概可以尝试的有三个小部分：

    • 共享内存：需要虚拟内存支持，rcore中间是使用类似 toturial 的做法，zcore 中间是面向对象的包装方式；
    • epoll等 io多路复用，尝试了一下，也涉及到一些文件相关的概念转换；
    • 内存锁机制的完善，目前我们只有信号量相关和eventbus，同时mutex也并不是原子性的，可能需要完善一下关中断的自旋锁；

  • 另外好像 libc-test 的测试又有点奇怪的问题了？

  • 之前说的 symlink 写了一点也还没继续...

  • 以及我觉得接下来也可以把这段时间的一些工作，比如文档，新增加和改善的功能，整合到rcore里面去？

Day 53 2020/8/22

  • pull request: #160
  • 大概写了一下关于共享内存的支持，参考mmap采用 vmObject 完成对虚拟内存段的映射（虽然理解还不是很深刻，也需要再看看具体有什么差异；
  • shmctl还没有，看看能不能整个（类似sem

Day 54 2020/8/23

  • 继续完善之前的 PR，完成了shmctl系统调用，并添加了对shmget的flag处理；
  • 基本可以通过 libc-test 的相关测试；

Day 55 2020/8/24

  • 去看了一下 io多路复用 的内容；
  • 目前不清楚 条件变量等的使用方式是否可以被 async 代替；
  • select 和 poll 的差异并不是很大，基本可以做；
  • （这两天有点晕晕的...而且下周就要考试了也要抓紧时间复习一下了...

Day 56 2020/8/25

  • 上一个pr已经被合并了；
  • 复习ing
  • 继续深入学习了一下 async/await 的相关知识；

Day 57 2020/8/26

  • PR: 164
  • 在 zcore 中完成 async、await 的 select syscall；
  • 添加相关的测试和文档；
  • 复习考试；

Day 58 2020/8/27

  • 参考：Asynchronous Programming in Rust，完善在 async select/poll 中设置定时器相关的工作；
  • 完成相关的 PR 并提交审核；
  • 基本从 rCore 到 zCore 的迁移就吿一个段落了。

Day 59 2020/8/28

Day 60 2020/8/29

  • 准备报告。