Nephele：拓展虚拟环境为 Unikernel 提供 Clone 能力

一、概述

项目开源地址：https://github.com/nephele-vm

本文在 hypervisor 上为 unikernel 提供了 clone 能力。

一、编译原理

在我一开始接触内联汇编的时候，我已经略懂编译的原理了，而这更让我困惑，比如说像这样的内联汇编：

asm volatile("lw a0, 0(%0)"
    :
    : "r"(addr));

会改写寄存器 a0 的值，那如果 a0 原先就被程序中的某个变量占用了呢？那岂不是会造成原来那个变量所参与的行为发生错误？同时 addr 需要被放到一个寄存器中（我们称之为 rx），而 rx 如果之前也被占用了呢？，为了把原来在内存中的变量搬运到 rx 寄存器中，是不是也会

其实内联汇编并不是生硬地将 lw a0, 0(rx) 直接插入到代码里，因为这样确实会因为上述的原因导致程序错误。在实际情况中，内联汇编在编译角度应该被理解成一个类似于函数调用的处理逻辑。也就是说，如果内联汇编中用到了 a0 ，那么在内联汇编前就会有一个机制保存 a0 ，而在内联汇编后则有一个机制恢复原本的 a0 。也就是和“调用者保存寄存器”的逻辑是一样的。

一、总论

这篇博客会从一个初学者的视角去积累一些科研中的常见“名词”，希望可以借此达到一个科普和入门的目的。

事实上我也没法以不是“非初学者”的视角去写，因为事实上我也刚知道这些东西不到一个上午。所以可能会有一些错误或者偏颇的地方，还望大家见谅。

此外因为我本人是做系统的，所以可能 AI 等方向我并不清楚，在下面的文章中也不会涉及。

二、实体

一、抽象层次

1.1 User Program 与 Operating System

一开始的用户程序 User Program 都是裸机程序，他们直接运行在硬件上。这种方式的缺点在于，任何程序都需要思考与其他程序的“共存方式”，内存空间的是具象的，所以就要思考自己要利用多少的内存，利用哪个部分的内存；CPU 是具象的，所以就要思考自己何时会被调度，以怎样的形式被调度；所有的硬件资源都是具象的，所以要思考的事情数不胜数。

正因如此，操作系统 Operating System 提供了一层抽象，OS 将原本的硬件资源全部进行了抽象表达，具象的硬件资源被操作系统接管，不再提供给用户程序具象的硬件资源，而是提供给用户抽象的“系统调用”，系统调用是操作系统提供的一种硬件资源的封装形式，用户程序使用系统调用来完成使用硬件资源的功能。

抽象的硬件资源相比于具象的硬件资源，其好处在于抽象资源要更加简单，内存空间变成了虚拟内存空间，不再有“有限”或者“非独占”的困扰；外存变成了文件，不再有复杂的驱动或者定位问题；CPU 的调度被简化成了线程的调度，由 OS 进行统一管理，再也不用思考与其他进程共享 CPU 的问题，所有的硬件资源都被抽象的十分简单，使得开发者不再需要考虑与设计本身无关的问题。

一、循环依赖

在 C 和 CPP 这种有 include 机制的语言中，当项目复杂时，很容易出现一种头文件相互包含的错误，如下所示：

在 A.h 内容如下：

#ifndef _A_H_
#define _A_H_

#include "B.h"

class A
{
    B* pb;
    void doSomethingA() {
        pb->method();
    }
};

#endif // _A_H_

在 B.h 内容如下：

一、圆周率计算方法综述

1.1 几何

1.1.1 线弧近似法

由古希腊数学家阿基米德提出，它采用多边形周长的方法来近似圆周长，以此求出圆周率。

对于圆的周长计算，有圆周长公式如下