nacho_java(1)——特权指令

1、nachos

    操作系统的课程设计所选用的是伯克利分校的Nachos（java版本）的教学用途操作系统。Nchos作为一个教学用途的操作系统，采用虚拟技术，在java虚拟机上模拟一个真实的操作系统，从而让学生对真实的操作系统有一个更加深刻的体验。

在nachos启动的时候，整个初始化流程会进行硬件的模拟，其中让我最为苦恼，也是此次讲述的主题便是privilege。

2、privilege

在nachos的nachos.secrity中，有Privilege.java，与其在同一个包中的还有NachosSecrityManager.java，两个文档共同定义和实现了nachos的特权指令。

首先要明白何为特权指令，举例来说，如同存取特殊寄存器指令、程序状态字（PSW）的指令等，都是特权指令。

Nachos中的privilege是nachos的开发者自己参考java中的有关特权的操作，定义的一个抽象类，其中提供了大量的抽象方法和接口，以此来实现一些特权操作。

具体来说，一个privilege的对象应该实现的内容如下：

 （1）调度中断（interrupt）

 （2）推进模拟时间（processor）

 （3）访问计算机的统计时间（stats）

 （4）安装控制台（machine）

 （5）冲洗模拟处理器管道

 （6）批准TCB操作（tcb）

除此之外还有其它的一些特权操作，这里不再赘述，可以自行查看。

3、NachosSecrityManager

但是，一个Nachos的内核对象是永远也不能直接执行这些操作（特权的真正含义），必须通过NachosSecrityManager才可以。

现在，把重点转移到NachosSecrityManager中。

其实，NachosSecrityManager的作用就是保护nachos操作系统环境避免受到恶意nachos代码的攻击，这种保护其实就是允许或者禁止一个动作。

NachosSecrityManager继承自java的SecrityManager.java，在jdk文档中，对于SecrityManager的注释也明确说明，SecrityManager的作用是允许实现一个安全策略，即在执行一个可能不安全或者敏感的动作时，安全策略中的内容将决定这个动作能不能执行。

也即是说，在privilege中定义的特权指令，是在NachosSecrityManager.java中实现的，除此之外，其中还定义了一个内部类也与特权有关，具体内容可以查看nachos源代码。

现在，特权指令的声明和实现均已完成，调用特权指令则是AutoGrader.java的工作。代码如下：

到目前为止，已经将nachos的特权指令相关的内容进行了一个大概的梳理，接下来通过一个具体的例子更好的理解特权是如何发挥作用的。

4、例子——线程切换

当线程切换的时候，privilege就会将tcb绑定到将要执行的线程，从而实现线程的切换。

欢迎大家交流，谢谢。