基础阶段 - Rust 进阶 & OS 入门

基于 LearningOS 2026s 课程仓库，由 LearningOS 统一分配学员仓库、运行真实测试并上传 OpenCamp。

24 项练习 · 总分：100

领取与克隆

1. 加入 OpenCamp 秋冬季训练营，并绑定自己的 GitHub 账号。
2. 点击领取作业仓库，点击 Create 提交申请；等待机器人回复，然后接受仓库邀请。
3. 克隆回复中的作业仓库，在 main 分支完成实验。

git clone https://github.com/LearningOS/2026a-oscamp-base-YOUR_GITHUB_LOGIN.git
cd 2026a-oscamp-base-YOUR_GITHUB_LOGIN

将 YOUR_GITHUB_LOGIN 替换为自己的 GitHub 登录名。两条命令依次下载作业仓库并进入目录。OpenCamp 绑定、领取和推送应使用同一个 GitHub 账号。

环境配置

本课程学习 Rust 并发、异步编程、no_std 开发与操作系统核心概念。系统调用和汇编练习需要 Linux；Windows 可使用 WSL2 的 Ubuntu 环境。第 4 模块使用 RISC-V，其余模块在 Linux 主机上运行。

先安装 Rust 工具链管理器 rustup。在 Ubuntu 中安装系统编译工具和 RISC-V 用户态模拟环境：

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y build-essential gcc-riscv64-linux-gnu qemu-user

第一条更新软件包索引，第二条安装本机编译器、RISC-V 交叉编译器及 QEMU 用户态模拟器。Rust 版本由仓库的 rust-toolchain.toml 指定；仓库同时配置了 RISC-V 编译目标、链接器与运行器。

cargo build -p oscamp-cli
cargo run -p oscamp-cli -- watch

先构建本仓库的练习工具，再进入交互模式；-p oscamp-cli 选择工具包，-- watch 将 watch 参数交给练习工具。

也可以在自己作业仓库中选择 Code → Codespaces → Create codespace on main，等待开发环境初始化后执行同一练习命令。Codespaces 使用自己账号的可用额度。

模块与知识点

共 6 个模块、24 项练习。建议依次阅读各模块及题目文件中的说明，再实现 src/lib.rs 内的 todo!()。

1. 同步并发：exercises/01_concurrency_sync/

练习目录	主要知识点
01_thread_spawn	thread::spawn、move 闭包、join
02_mutex_counter	Arc<Mutex<T>> 与共享状态
03_channel	mpsc::channel 与多生产者通信
04_process_pipe	Command、Stdio::piped() 与进程管道

2. no_std 开发：exercises/02_no_std_dev/

练习目录	主要知识点
01_mem_primitives	memcpy、memset、memmove、strlen、strcmp
02_bump_allocator	GlobalAlloc、Bump 分配器、CAS 并发保护
03_free_list_allocator	空闲链表、侵入式链表、首次适配策略
04_syscall_wrapper	系统调用 ABI、内联汇编与跨架构差异
05_fd_table	文件描述符表、Arc<dyn File>、描述符复用

3. 操作系统并发：exercises/03_os_concurrency/

练习目录	主要知识点
01_atomic_counter	AtomicU64、fetch_add、CAS 循环
02_atomic_ordering	内存顺序、Release-Acquire、OnceCell
03_spinlock	自旋锁、compare_exchange、spin_loop
04_spinlock_guard	RAII、Deref、DerefMut、Drop
05_rwlock	手写读写锁与写者优先策略

4. 上下文切换：exercises/04_context_switch/

练习目录	主要知识点
01_stack_coroutine	被调用者保存寄存器、栈帧、上下文切换
02_green_threads	绿色线程、协作式调度与 yield

该模块仅支持 RISC-V。使用练习工具或 ./check.sh 会选择对应目标；详细说明见上下文切换模块。

5. 异步编程：exercises/05_async_programming/

练习目录	主要知识点
01_basic_future	Future、Poll、Waker
02_tokio_tasks	tokio::spawn、JoinHandle 与并发任务
03_async_channel	异步生产者消费者与 tokio::sync::mpsc
04_select_timeout	tokio::select!、超时控制、竞争执行

6. 页表：exercises/06_page_table/

练习目录	主要知识点
01_pte_flags	SV39 页表项位布局与标志位
02_page_table_walk	VPN、页内偏移、地址转换与缺页
03_multi_level_pt	三级页表遍历与 2 MB 大页
04_tlb_sim	TLB 查询、FIFO 替换、按页或 ASID 刷新

练习与本地测试

运行 cargo run -p oscamp-cli -- watch，打开当前题目的 src/lib.rs，阅读说明并补全代码。保存后工具会重新测试，通过后跳转到下一题。

交互按键	作用
h	查看当前题目提示
l	查看全部题目和进度
n / p	下一题 / 上一题
r / Enter	重新测试
q / Esc	退出

也可以在仓库根目录按需运行：

命令	作用
cargo run -p oscamp-cli -- list	查看完成状态
cargo run -p oscamp-cli -- check	检查全部练习，并为 RISC-V 题目选择对应目标
cargo run -p oscamp-cli -- run thread_spawn	测试指定练习
cargo run -p oscamp-cli -- hint thread_spawn	查看指定练习的提示
cargo run -p oscamp-cli -- help	查看工具帮助
cargo test -p thread_spawn	直接执行该包的测试
cargo test -p thread_spawn -- --nocapture	同时显示测试中的标准输出

包名与目录名不一定相同，例如 03_async_channel 的包名是 async_channel_ex。跨架构的全量检查使用上表中的 check 命令。

提交实验

完成一部分练习后，检查并保存改动：

git diff
git add exercises
git commit -m "Complete base exercises"
git push origin main

依次检查差异、暂存练习代码、创建提交并推送到 main。也可以使用已登录的 GitHub Desktop 或编辑器完成提交与推送。

计分规则

沿用往期各项练习的权重，每项全部通过才获得该项分数。每次提交重新计算全部练习，上传本次实际总分；不是按提交次数累加。部分完成也会上传测得的分数。编译或测试未通过、超时的练习记 0 分；环境准备失败、缺少结果或结果不完整时不上传。

练习	分值
thread_spawn	3
mutex_counter	4
channel	4
process_pipe	4
mem_primitives	4
bump_allocator	5
free_list_allocator	5
syscall_wrapper	5
fd_table	5
atomic_counter	4
atomic_ordering	4
spinlock	4
spinlock_guard	4
rwlock	5
stack_coroutine	6
green_threads	6
basic_future	4
tokio_tasks	3
async_channel_ex	3
select_timeout	4
pte_flags	3
page_table_walk	4
multi_level_pt	4
tlb_sim	3

Actions 中测试作业变红表示还有未完成练习；单独的 Save measured score and upload to OpenCamp 作业显示成绩同步是否成功。日志出现 OpenCamp accepted the score (result=1). 才表示接口接受成绩。

成绩明细同时保存在运行附件和学员仓库的 gh-pages 分支的成绩文件，无需启用 GitHub Pages。

查看成绩与处理问题

在自己仓库的 Actions 打开本次运行，查看各题日志与分数，再到 OpenCamp 秋冬季训练营 核对自己的成绩。只有分配的学员账号触发的运行上传该账号成绩；维护者代推只测试。

如果上传失败，先确认已加入训练营，并绑定领取仓库的 GitHub 账号，再把 Actions 链接和错误信息交给助教。修复后可以重跑工作流。环境安装失败或运行取消时，不会上传不完整结果。

许可证

按 MIT 许可证 分发。