............................................................................................20 4.2 实验项目 2 分模块阅读 WINDOWS 进程管理的相关代码 ...............................................21 4.2.1 实验目的 .......................................................................................................................21 4.2.2 实验要求 .......................................................................................................................21 4.2.3 成果提交形式 ...............................................................................................................22 4.2.4 实验步骤 .......................................................................................................................22 4.3 实验项目 3 进程调度算法的修改与验证..........................................................................22 4.3.1 实验目的 .......................................................................................................................22 4.3.2 实验要求 .......................................................................................................................22 4.3.3 成果提交形式 ...............................................................................................................22 4.3.4 实验步骤 .......................................................................................................................23第五章 附录 .......................................................................................................................................24 5.1 参考资源 ...............................................................................................................................24 5.2 README OF “WINDOWS ACADEMIC PROGRAM”.....................................................................24 5.3 README OF WRK ..................................................................................................................25 5.4 WRK LICENSE.....................................................................................................................29 ii西北工业大学计算机学院 操作系统实验 第一章 实验环境介绍1.1 WRK 简介1.2.1 什么是 WRK WRK 的全称是“Windows Research Kernel”,它是微软为高校操作系统课程提供的 可修改和跟踪的操作系统教学平台。
它给出了 Windows 这个成功的商业操作系统的内 核大部分代码,可以对其进行修改、编译,并且可以用这个内核启动 Windows 操作系 统。
可让学生将操作系统基本原理和商业操作系统内核联系起来,进一步加深对操作系 统整体的理解。
1.2.2 WRK 的特点功能介绍 在本科的操作系统教学中,能够提供一个展示真实操作系统是如何工作的环境是很 重要的。
但目前普遍使用的教学平台大多是非真实的、模拟的环境,这可能使同学对操 作系统的理解出现偏差。
同时教学平台要求在学生的理解和修改的基础上能够真实的运 行起来,所以我们采用 WRK 作为操作系统课程的教学实践平台。
WRK 平台隶属于 Windows Academic Program 项目,是微软公司将 Windows Kernel 的核心技术融入到高 校的教学和科研中的产物。
该平台是基于 Windows 操作系统的真实内核代码进行提炼、 修改形成的。
它在操作系统教学方面具有以下几个突出的优点: 可运行在真实的硬件平台 WRK 是建立在真实的 NT 内核基础上的,实现了线程调度、内存管理、I/O 管理、 文件系统等操作系统所必须的组成部分。
可以将编译出的内核放到装有 Windows 2003 的机器上,通过增加启动项,指定从 WRK 内核启动。
通过修改编译时的选项,可以支持 X86 和 AMD64 两种架构。
当然,我们也可以使用虚拟机运行 WRK。
可以防止修改过的代码对真实的硬件和 文件系统产生负面影响;也可以方便的通过串口进行调试。
包含操作系统中很多概念的具体实现 现代操作系统原理中包含了很多的概念,如线程、虚拟内存、硬件抽象等等。
一些 模拟的操作系统由于各种原因无法将这些概念付诸实际,这样就导致学生在学习的过程 中,获得的只是一些空洞的知识。
WRK 中将 Windows 的各种实现都展示了出来。
调试比较方便,随机性使体验更加真实 一般来说,操作系统内核的调试需要两台计算机。
一台作为宿主机,运行需要调试 的内核;另一台作为调试机,运行调试程序。
两台机器通过串口进行连接,传送调试指 令和调试数据。
因为 WRK 可以运行在虚拟机上,我们可以通过一个命名管道连接虚拟机和物理 机。
将虚拟机作为宿主机,而物理机器作为调试机来进行调试。
不确定性是操作系统所必须具有的特征。
WRK 运行在真实的硬件平台上,各种硬 1西北工业大学计算机学院 操作系统实验 件中断的随机性和不确定性赋予了 WRK 天生的不确定性。
当然,这个不确定性对于我 们也是具有两面性的,一方面展示的真实操作系统的特征;另一方面,对于我们内核的 调试也具有不确定性。
结构清晰,易于分模块阅读 WRK 具有非常清晰的目录结构,将所有代码分布在 16 个文件夹中。
如下表: 表 1-1 WRK 目录列表 模块目录 模块功能 cache cache manager config registry implementation dbgk user-mode debugger support ex executive functions kernel heap synchronization time fsrtl file system run-time support io I/O manager ke scheduler CPU management low-level synchronization lpc local procedure call implementation mm virtual memory manager ob kernel object manager ps process/thread support se security functions wmi Windows Management Instrumentation inc NTOS-only include files rtl kernel run-time support init kernel startup WRK 的代码量相当大,源代码有 47M。
所以,随着操作系统课程的进行,同学可 以有针对性的阅读某一个模块的代码,能够更好的理论联系实际。
代码质量高 WRK 是用 C 语言来实现的。
这是考虑到了操作系统内核效率的问题。
WRK 代码质量 很高,规范很好,可以通过阅读提高自己的水平。
1.2 WRK 平台的搭建与配置1.2.1 WRK 实验环境列表 Tools 文件夹 该文件夹下包含了编译需要使用的编译器,链接器,动态连接库等。
Public 文件夹 2西北工业大学计算机学院 操作系统实验 该文件夹下包含了一些公开的数据结构的头文件。
Base 文件夹 该文件夹下包含了 WRK 的源代码和头文件。
WS03SP1HALS 文件夹 该文件夹下包含了多个版本的硬件抽象层的动态链接库文件。
1.2.2 Virtual PC 虚拟机工具 WRK 是基于 NT 内核设计的,与 Windows 2003、Windows XP 64bit 兼容性较好。
所以WRK1.2 内核可以运行在下面的平台上。
X86Windows Server 2003 Service Pack 1 AMD64Windows XP x64 Professional 设置 Virtual PC 2007 安装完成后启动 Virtual PC 2007,此时还没有操作系统映像加载,它会有提示,单击Next 后,在三个候选项中选中第三项,如图 1-1: 图 1-1 虚拟机工具向导 此时
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