一个用 Rust 写的 RISC-V 操作系统，带事务型文件系统。
这是一个操作系统实验项目，主要特点：
- DBFS 文件系统 - 支持事务，要么全部成功，要么全部失败
- 用 Elle 做并发测试 - 验证多线程操作不出错
- 用 Rust 写内核 - 不会有内存安全问题
- 模块化设计 - 各个子系统可以独立开发和测试
普通的文件系统有个大问题：写入文件时如果崩了，数据就乱了。
比如：
进程 A: 写文件 1 → 成功 ✅
进程 A: 写文件 2 → 崩溃 ❌
结果: 文件 1 改了，文件 2 没改，数据不一致
DBFS 解决了这个问题：
进程 A: 开始事务
进程 A: 写文件 1 → 暂存
进程 A: 写文件 2 → 暂存
进程 A: 提交 → 全部写入 ✅
或回滚 → 全部撤销
就像数据库的事务一样，只不过是文件系统。
┌─────────────────────────────────────┐
│ 用户程序 (User Applications) │
└──────────────┬──────────────────────┘
│
┌──────────────▼──────────────────────┐
│ 系统调用层 (System Calls) │
│ (open, read, write, close, etc.) │
└──────────────┬──────────────────────┘
│
┌──────────────▼──────────────────────┐
│ VFS 层 (Virtual File System) │
│ 统一的文件操作接口 │
└──────────────┬──────────────────────┘
│
┌──────────────▼──────────────────────┐
│ DBFS 层 │
│ ┌────────────────────────────┐ │
│ │ 事务管理器 │ │
│ │ - Begin / Commit / Rollback │ │
│ │ - WAL (写前日志) │ │
│ │ - MVCC (多版本控制) │ │
│ │ - 崩溃恢复 │ │
│ └────────────────────────────┘ │
└──────────────┬──────────────────────┘
│
┌──────────────▼──────────────────────┐
│ 底层文件系统 │
│ (FatFs / ExtFs / 块设备) │
└─────────────────────────────────────┘
# 安装 Rust（用 nightly 版本）
rustup override set nightly-2025-05-20
# 安装 QEMU（RISC-V 模拟器）
sudo apt install qemu-system-riscv64
# 安装其他工具
sudo apt install make python3这个是一键安装环境的脚本，你可以直接运行它。
如果有问题可以参考rcore的安装脚本。
cd /home/ubuntu2204/Desktop/Alien
# 编译内核
make kernel
# 或者用 cargo 直接编译
cargo build -p kernel --release --target riscv64gc-unknown-none-elfqemu-system-riscv64 \
-machine virt \
-cpu rv64 \
-m 2048M \
-smp 2 \
-nographic \
-bios default \
-kernel target/riscv64gc-unknown-none-elf/release/kernel \
-drive file=tools/sdcard.img,if=none,format=raw,id=x0 \
-device virtio-blk-device,drive=x0,bus=virtio-mmio-bus.0参数说明：
-m 2048M: 分配 2GB 内存-smp 2: 使用 2 个 CPU 核心-nographic: 不使用图形界面-bios default: 使用默认的固件-kernel: 指定内核文件
系统启动后，在命令行输入：
# 运行完整测试套件（推荐）
./final_test
# 或者只运行 DBFS 测试
./dbfs_test
Alien/
├── kernel/ # 内核代码
│ ├── main.rs # 内核入口
│ ├── syscall/ # 系统调用实现
│ ├── fs/ # 文件系统框架
│ └── mm/ # 内存管理
│
├── user/ # 用户程序
│ ├── lib/ # 运行时库
│ └── apps/ # 应用程序
│ ├── final_test/ # 测试套件
│ └── dbfs_test/ # DBFS 测试
│
├── subsystems/ # 子系统
│ ├── dbfs/ # DBFS 文件系统 ⭐
│ │ ├── src/
│ │ │ ├── dbfs.rs # DBFS 核心
│ │ │ ├── transaction.rs # 事务管理
│ │ │ ├── wal.rs # 写前日志
│ │ │ └── mvcc.rs # 多版本控制
│ │ └── elle_tests/ # Elle 并发测试
│ └── drivers/ # 驱动程序
│ ├── block/ # 块设备驱动
│ └── virtio/ # virtio 驱动
│
├── tools/ # 工具
│ └── initrd/ # 启动镜像
│
└── tests/ # 测试脚本
├── run_elle_test.sh # Elle 测试脚本
└── ELLE_QUICK_START.md
DBFS 提供类似数据库的 ACID 保证：
-
原子性（Atomicity）
- 多个文件操作要么全成功，要么全失败
- 不会有中间状态
-
一致性（Consistency）
- 文件系统始终处于正确状态
- 崩溃后能恢复
-
隔离性（Isolation）
- 多个事务互不干扰
- 每个事务看到一致的数据快照
-
持久性（Durability）
- 提交的数据永久保存
- 系统重启后数据还在
Elle 是一个测试框架，用来验证：
- 多进程并发操作不会出错
- 事务隔离性正确
- 数据一致性保持
测试配置：
- 50,000 次操作
- 200 个并发客户端
- 测试模型：list-append（列表追加）
内核用 Rust 编写，保证了：
- 没有空指针
- 没有缓冲区溢出
- 没有数据竞争（编译时检查）
- 自动内存管理（不需要手动 malloc/free）
在 QEMU 中运行的性能（参考值）：
| 测试 | 性能指标 |
|---|---|
| Dhrystone | 几百到几千 MIPS |
| 算术测试 | 几千到几万次运算/秒 |
| 系统调用 | 每秒几千次调用 |
| DBFS 事务 | 每秒几十到上百个事务 |
实际数值取决于你的机器性能。
Q: 编译失败了怎么办？
A: 确认用的是 nightly-2025-05-20 版本的 Rust：
rustup show
rustup override set nightly-2025-05-20Q: QEMU 启动不了？
A: 检查是否安装了 qemu-system-riscv64：
qemu-system-riscv64 --versionQ: 测试失败了？
A: 某些测试需要更多资源，可以增加内存和 CPU：
-m 4096M -smp 4Q: 怎么退出 QEMU？
A: 按 Ctrl+A，然后按 X
Q: 可以在真机上运行吗？
A: 目前只支持 QEMU 模拟，不支持真实硬件。
Q: 支持哪些文件操作？
A: 目前支持基本的文件操作（open, close, read, write, create, delete），更多功能正在开发中。
当前版本：v0.1.0
已完成：
- ✅ DBFS 事务型文件系统
- ✅ WAL 写前日志
- ✅ MVCC 多版本控制
- ✅ 崩溃恢复
- ✅ Elle 并发测试
- ✅ 完整的测试套件
进行中：
- 🔄 优化并发性能
- 🔄 支持更多文件操作
计划中：
- ⏳ 分布式事务
- ⏳ 数据压缩
- ⏳ 真机硬件支持
MIT License
欢迎提交 Issue 和 Pull Request！
- Rust 社区
- Elle 测试框架
- QEMU 项目
- RISC-V 国际组织