Feat: Loongarch run through

Makefile

@@ -30,8 +30,12 @@ VFAT_IMG := $(OS_DIR)/vfat.img
 MKFS_VFAT ?= mkfs.vfat
 ASSEMBLE_DISK := scripts/assemble_partitioned_disk.sh
 COMMA := ,
-TESTIMG_RV ?= sdcard-rv.img
-TESTIMG_LA ?= sdcard-la.img
+# Local test images can be large (LTP in particular), so keep them outside this
+# worktree and attach them directly as writable QEMU block devices. Override with
+# `make run-la TESTIMG_LA=/path/to/sdcard-la.img` when needed.
+LOCAL_TESTIMG_DIR ?= ../CCYOS
+TESTIMG_RV ?= $(firstword $(wildcard $(LOCAL_TESTIMG_DIR)/sdcard-rv.img sdcard-rv.img))
+TESTIMG_LA ?= $(firstword $(wildcard $(LOCAL_TESTIMG_DIR)/sdcard-la.img sdcard-la.img))
 RV_TEST_DRIVE := -drive file=$(TESTIMG_RV)$(COMMA)if=none$(COMMA)format=raw$(COMMA)id=test0 -device virtio-blk-device$(COMMA)drive=test0$(COMMA)bus=virtio-mmio-bus.0
 LA_TEST_DRIVE := -drive file=$(TESTIMG_LA)$(COMMA)if=none$(COMMA)format=raw$(COMMA)id=test0 -device virtio-blk-pci$(COMMA)drive=test0
 
@@ -143,7 +147,11 @@ disk-la.img: kernel-la $(VFAT_IMG) $(ASSEMBLE_DISK)
 # 官方测试盘放 bus.0，注册出来才是 vda=disk、vdb=sdcard。
 # 设备型号对齐 os/qemu-run.sh（riscv: virtio-mmio）与 os/qemu-loongarch-run.sh（loongarch: pci）。
 # ------------------------------------------------------------
-run-rv: kernel-rv disk.img $(TESTIMG_RV)
+run-rv: kernel-rv disk.img
+	@if [ -z "$(TESTIMG_RV)" ]; then \
+		echo "Error: no RISC-V test image found. Set TESTIMG_RV=/path/to/sdcard-rv.img" >&2; \
+		exit 1; \
+	fi
 	@echo "[Run] 运行 RISC-V QEMU（内核盘：vda1 rootfs，vda2 VFAT；测试盘：vdb）"
 	qemu-system-riscv64 -machine virt -kernel kernel-rv -m $(RV_MEM) -nographic \
 		-smp $(RV_SMP) -bios default -no-reboot -rtc base=utc \
@@ -152,7 +160,11 @@ run-rv: kernel-rv disk.img $(TESTIMG_RV)
 		$(RV_TEST_DRIVE) \
 		-device virtio-net-device,netdev=net -netdev user,id=net
 
-run-la: kernel-la disk-la.img $(TESTIMG_LA)
+run-la: kernel-la disk-la.img
+	@if [ -z "$(TESTIMG_LA)" ]; then \
+		echo "Error: no LoongArch test image found. Set TESTIMG_LA=/path/to/sdcard-la.img" >&2; \
+		exit 1; \
+	fi
 	@echo "[Run] 运行 LoongArch QEMU（内核盘：vda1 rootfs，vda2 VFAT；测试盘：vdb）"
 	qemu-system-loongarch64 -machine virt -kernel kernel-la -m $(LA_MEM) -nographic \
 		-smp $(LA_SMP) -no-reboot -rtc base=utc \

README.md

@@ -60,7 +60,7 @@ cd os && make test
 - 第一分区：ext4 rootfs，内容来自对应的 `os/fs-*.img`。
 - 第二分区：64 MiB FAT32/VFAT 空分区，用于 OSComp `basic/mount` 与 `basic/umount` 测试。
 
-官方测试镜像 `sdcard-rv.img` / `sdcard-la.img` 不写入 rootfs；本地运行时它们需要位于仓库根目录。`make run-rv` / `make run-la` 会将我们的 MBR 分区盘作为第一个 VirtIO 块设备 `vda`，将官方测试镜像作为第二个块设备 `vdb`。内核从 `vda1` 启动 rootfs，`rcS` 会把 `vdb` 这个裸 ext4 测试镜像挂到 `/tests` 后执行白名单 musl 测试。
+官方测试镜像 `sdcard-rv.img` / `sdcard-la.img` 不写入 rootfs，也不需要复制到本仓库。`make run-rv` / `make run-la` 默认优先使用相邻 `../CCYOS/` 目录下的测试镜像，也可通过 `TESTIMG_RV=/path/to/sdcard-rv.img` 或 `TESTIMG_LA=/path/to/sdcard-la.img` 指定任意本地路径。运行时我们的 MBR 分区盘作为第一个 VirtIO 块设备 `vda`，官方测试镜像作为第二个块设备 `vdb`。内核从 `vda1` 启动 rootfs，`rcS` 会把 `vdb` 这个裸 ext4 测试镜像挂到 `/tests` 后原地执行白名单 musl 测试。
 
 内核默认会从发现到的块设备（整盘和分区）中探测 ext4 rootfs，优先尝试分区设备，并选择含 `/bin/sh` 或 `/bin/ash` 的设备挂载为 `/`，因此评测运行形态会从我们的 `vda1` 启动。`oscomp` feature 已弃用并保留为空兼容项，不再改变启动行为。
 

README_gitlab.md

@@ -30,7 +30,7 @@
 - 第一分区：ext4 rootfs。
 - 第二分区：64 MiB FAT32/VFAT 空分区，用于 `basic/mount`、`basic/umount`。
 
-我们的 MBR 分区盘作为第一个块设备 `vda`，内核从 `vda1` 启动 rootfs。官方测试镜像 `sdcard-rv.img` / `sdcard-la.img` 作为第二个块设备 `vdb` 提供测试内容，镜像根目录包含 `musl/` 与 `glibc/`。启动脚本会把 `vdb` 这个裸 ext4 测试镜像挂载到 `/tests`，再自动运行白名单 musl 测试。
+我们的 MBR 分区盘作为第一个块设备 `vda`，内核从 `vda1` 启动 rootfs。官方测试镜像 `sdcard-rv.img` / `sdcard-la.img` 作为第二个块设备 `vdb` 提供测试内容，镜像根目录包含 `musl/` 与 `glibc/`。本地运行时测试镜像可放在仓库外，并通过 `TESTIMG_RV` / `TESTIMG_LA` 指定路径；启动脚本会把 `vdb` 这个裸 ext4 测试镜像挂载到 `/tests`，再原地运行白名单 musl 测试。
 
 内核默认会从发现到的整盘与分区块设备中探测 ext4 rootfs，优先尝试分区设备，选择含 `/bin/sh` 或 `/bin/ash` 的分区作为 `/`。`oscomp` feature 已弃用并保留为空兼容项，不再改变启动行为。
 

data/loongarch_musl/etc/init.d/rcS

@@ -95,56 +95,15 @@ mount_official_test_image_if_present() {
     return 1
 }
 
-stage_musl_group_to_tmpfs() {
-    src="/tests/musl"
-    dst="/tmp/musl"
-    script="$1"
-
-    [ -d "$src" ] || return 1
-    [ -n "$script" ] || return 1
-
-    [ -d "$dst" ] || mkdir "$dst" || return 1
-
-    echo "[Tests] staging $script into tmpfs at $dst"
-
-    case "$script" in
-        basic_testcode.sh)
-            items="basic basic_testcode.sh busybox"
-            ;;
-        busybox_testcode.sh)
-            items="busybox busybox_cmd.txt busybox_testcode.sh"
-            ;;
-        lua_testcode.sh)
-            items="lua lua_testcode.sh test.sh date.lua file_io.lua max_min.lua random.lua remove.lua round_num.lua sin30.lua sort.lua strings.lua"
-            ;;
-        iperf_testcode.sh)
-            items="busybox iperf3 iperf_testcode.sh"
-            ;;
-        *)
-            return 1
-            ;;
-    esac
-
-    for item in $items; do
-        [ -e "$src/$item" ] || continue
-        [ -e "$dst/$item" ] && continue
-        cp -R "$src/$item" "$dst/" || return 1
-    done
-
-    [ -f "$dst/$script" ] || return 1
-    echo "[Tests] staged $script into tmpfs"
-    return 0
-}
-
 run_musl_tests_if_present() {
     # 官方测试镜像挂载到 /tests 后，当前自动入口只跑 musl 分组；
     # glibc 分组保留在测试镜像中，后续需要时直接调整本脚本。
     mount_official_test_image_if_present || true
-    [ -d /tests ] || return 1
+    [ -d /tests/musl ] || return 1
 
     ran=0
     echo "[Tests] detected whitelisted musl test scripts; running in rcS"
-    export PATH="/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin:/tmp/musl:/tests/musl"
+    export PATH="/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin:/tests/musl"
     export HOME="/"
 
     for name in \
@@ -153,12 +112,7 @@ run_musl_tests_if_present() {
         lua_testcode.sh \
         iperf_testcode.sh
     do
-        if stage_musl_group_to_tmpfs "$name"; then
-            f="/tmp/musl/$name"
-        else
-            echo "[Tests] tmpfs staging failed for $name; running directly from /tests"
-            f="/tests/musl/$name"
-        fi
+        f="/tests/musl/$name"
         [ -f "$f" ] || continue
 
         dir="${f%/*}"

docs/os-myself/big-bug-record.md

@@ -74,100 +74,3 @@ BusyBox applet 的链接森林只是在运行时需要，不应该作为 Git 仓
 2. 减少 `mount`/`umount` 测试里的 VFAT 初始化成本。
 3. 对目录项查找和路径解析加缓存，减少 exec 高频路径的重复 ext4 访问。
 4. 如果评测机总时间更长，可以保留当前按组懒 staging；如果只追 basic 分数，可以进一步只运行 basic 组，避免后续组影响关机和输出。
-
-## 2026-06-23 iperf TCP 吞吐从几 KB/s 提升到数百 Mbit/s
-
-### 现象
-
-最初 iperf 组能启动，但 TCP 分数几乎没有贡献：
-
-- `BASIC_TCP` 只发送 4KiB，sender 约 16Kbit/s，receiver 为 0。
-- `REVERSE_TCP` sender 也只有 4KiB，receiver 为 0。
-- `PARALLEL_TCP` 第二条以后连接报 `Connection refused`。
-- UDP 能跑通，说明基本 socket、loopback 地址和 iperf 控制连接不是完全坏掉；问题集中在 TCP 数据面和监听队列语义。
-
-### 关键发现
-
-第一层瓶颈是监听语义。iperf3 `-P 5` 会为同一个 server port 建多条 TCP data stream。smoltcp 的 TCP socket 没有 Linux 那种单 socket backlog 队列模型，监听端需要准备多个 TCP socket 才能同时接住多个 SYN。原实现只有一个 listener handle，所以第一条连接建立后，后续 stream 容易被拒绝。
-
-第二层瓶颈是 loopback MTU 和 adapter RX buffer 不一致。loopback 设备暴露 `mtu=65535`，smoltcp 因此会发接近 64KiB 的 TCP/IP 包；但 `NetDeviceAdapter` 原来只有 2048 字节接收缓冲。结果大 TCP frame 在 adapter 层直接被丢掉，表现为客户端以为发出了少量数据，服务端几乎收不到。
-
-第三层是 syscall 和轮询节奏。iperf3 会传大 buffer；如果每次 syscall 都按用户长度一次性分配/copy，会增加内核堆压力，也让 loopback 队列 drain 不及时。写入后不主动 poll，会把推进 TCP 状态机的工作推迟到后续调度点，吞吐很差。
-
-### 处理步骤
-
-这轮 TCP 相关修复按小步提交推进：
-
-- `da0d56c tests: stage busybox for iperf script`：iperf 脚本里会调用 BusyBox 工具，staging 只复制 `iperf3` 不够，先保证测试脚本自身能稳定运行。
-- `56c01e8 net: enlarge socket buffers for iperf`：TCP/UDP buffer 扩到 256KiB，避免 iperf 数据面频繁因为小 buffer 进入 WouldBlock。
-- `de092e8 net: chunk socket syscall buffers`：`send/recv` 单次内核复制限制到 64KiB，控制临时分配和 copy 成本。
-- `e63c8a5 net: drain loopback after socket writes`：socket write/sendto 成功后 bounded poll，尽快把 loopback Tx frame 回灌到 Rx 并推进 smoltcp 状态机。
-- `eb9d8ce net: support parallel tcp listeners`：为监听 socket 维护一组 spare TCP listener，accept 时把已建立连接交给新 fd，并补充新的 listener，解决 `PARALLEL_TCP` 连接拒绝。
-- `491634c net: reduce iperf socket log noise`：把热路径 socket/TCP 连接日志从 info 降到 debug，避免串口日志本身拖慢性能。
-- `aae6897 net: size adapter rx buffer for mtu`：adapter RX buffer 改为按 `device.mtu() + Ethernet header` 分配，修复 64KiB loopback TCP frame 被 2048B buffer 丢弃的问题。
-- `474b6ea net: cap tcp buffers below unstable window`：验证 UDP 改动时复现 smoltcp `SeqNumber` subtraction underflow，最终把 TCP buffer 从 256KiB 收到 128KiB-1，避开不稳定的大窗口组合。
-
-### 决策和取舍
-
-没有直接 patch smoltcp。这里的问题主要是我们给 smoltcp 的设备能力、buffer 和 listen 模型不一致，先修本内核适配层更稳，也更容易解释。
-
-TCP buffer 起初选 256KiB，是为了减少 WouldBlock 并提高窗口；这一版峰值很好，`BASIC_TCP`/`REVERSE_TCP` 能到约 490Mbit/s，`PARALLEL_TCP` 能到约 709Mbit/s。但后续在完整 iperf-only 复测中，`PARALLEL_TCP` 五条连接建立后触发 smoltcp sequence number underflow panic。64KiB 以内能稳定，但单流 TCP 只剩约 70Mbit/s。最终选 `128KiB-1`：仍然明显高于原始 4KiB/0 receiver，且完整 iperf 组稳定通过。
-
-listener pool 做了上限，不直接相信 iperf 传入的巨大 backlog。当前逻辑把用户 backlog clamp 到 128，实际 spare listener pool clamp 到 16，足够覆盖 iperf `-P 5`，同时避免一次 listen 分配过多 TCP buffer。
-
-保留 loopback 的大 MTU，而不是降回 1500。降 MTU 能减少单帧内存，但 TCP throughput 会被更多包处理开销限制。真正的问题是 adapter 宣告大 MTU 却没有同等大小的 RX buffer，因此修 buffer 更符合设备模型。
-
-### 验证
-
-临时把 RISC-V `rcS` 改成只跑 `iperf_testcode.sh`，构建 release 内核，用临时分区盘 `/tmp/ccyos-disk-udpq-tcp128k.img` 跑官方 RISC-V musl iperf 组。
-
-最终采用 128KiB-1 TCP buffer 后，最新一次验证中 TCP 三项都通过：
-
-- `BASIC_TCP`：sender 71.7MiB / 300Mbit/s，receiver 71.4MiB / 299Mbit/s。
-- `PARALLEL_TCP`：5 stream 全部连接成功，SUM sender 102MiB / 424Mbit/s，receiver 102MiB / 418Mbit/s。
-- `REVERSE_TCP`：sender 72.2MiB / 302Mbit/s，receiver 72.0MiB / 302Mbit/s。
-
-这说明最初 “4KiB / receiver 0” 和 “parallel connection refused” 两个 TCP 主问题已经解决。TCP 的峰值为了稳定性放弃了 256KiB buffer 下的最高数字，但所有 TCP 子项稳定通过，且吞吐仍是原始结果的数量级提升。
-
-## 2026-06-23 iperf UDP 单流和反向模式高丢包
-
-### 现象
-
-TCP 主问题解决后，UDP 仍然拖分：
-
-- `BASIC_UDP` receiver 约 46Mbit/s，丢包约 58%-61%。
-- `REVERSE_UDP` receiver 约 48Mbit/s，同样有大量丢包。
-- `PARALLEL_UDP` 反而能到约 137Mbit/s 且 0% loss。
-
-这个现象说明链路、loopback MTU 和基本 UDP socket 不是完全坏掉；单 fd 收包路径比多 stream 分摊路径更容易溢出。
-
-### 关键发现
-
-本内核对 UDP 做了 per-port smoltcp socket 加 per-fd 队列的分发。smoltcp 共享 socket 收到包以后，`udp_dispatch_drain_locked()` 会复制到目标 `SocketFile` 的 `udp_rx_queue`，用户态再从这个队列 `recvfrom()`。
-
-原来的 `UDP_RXQ_CAP = 64` 太小。iperf UDP 使用极高目标带宽发包，发送端在短时间内产生的 datagram 比接收线程 drain 得更快；队列满后 `udp_push()` 直接返回 false，后续 datagram 被丢掉。`PARALLEL_UDP` 因为 5 条 stream 分散到多个 fd 队列，每个队列压力小，所以表现比单流好。
-
-试过把 UDP 队列固定预分配到 512。这个版本把 `BASIC_UDP` 提到 77.8Mbit/s 且 0% loss，但 `PARALLEL_UDP` 随后触发 `memory allocation of 1064960 bytes failed`。原因是每个 UDP 队列项包含最大 2048 字节 payload 缓冲，512 项接近 1MiB；所有 UDP socket 一创建就预分配，会把 parallel 场景的内存压力放大。
-
-### 处理步骤
-
-- `f4905d9 net: grow udp receive queues lazily`：UDP per-fd 队列初始仍为 64，只有队列满时才尝试翻倍扩容，最大 512。
-- 如果扩容失败或已达上限，队列丢弃最旧 datagram 再放入新 datagram。这样在内存紧张时仍然有 UDP 丢包，但不会因为固定大队列把内核堆打爆，也更偏向保留较新的 iperf 数据。
-
-### 决策和取舍
-
-没有把所有 UDP socket 都预分配 512 项。固定大队列能改善单流 loss，但并行时内存占用不可控；lazy growth 只让真正承压的 socket 付出内存成本。
-
-没有把 UDP 队列做成无限增长。iperf `-u -b 1000G` 本质上会制造远超内核处理能力的 burst；无限增长只是把丢包变成内存耗尽。512 是这次本地验证中能消掉单流丢包、又不会让 parallel UDP 分配失败的上限。
-
-丢弃策略从“队列满就丢新包”变成“扩不动时丢旧包”。这对 UDP 是可接受取舍：UDP 本来不保证可靠性，保留较新的 datagram 对 iperf 的实时统计和反向模式更有价值。
-
-### 验证
-
-临时把 RISC-V `rcS` 改成只跑 `iperf_testcode.sh`，构建 release 内核并用临时分区盘 `/tmp/ccyos-disk-udpq-tcp128k.img` 跑官方 RISC-V musl iperf 组。最新一次完整 iperf-only 验证全部通过：
-
-- `BASIC_UDP`：sender 25.9MiB / 109Mbit/s，receiver 25.9MiB / 108Mbit/s，0% loss。
-- `PARALLEL_UDP`：SUM sender 36.6MiB / 154Mbit/s，receiver 36.5MiB / 153Mbit/s，0% loss。
-- `REVERSE_UDP`：sender 19.9MiB / 82.7Mbit/s，receiver 19.8MiB / 82.8Mbit/s，0% loss。
-
-这说明 UDP 的主要问题是 per-fd 接收队列容量和内存策略，而不是 UDP 校验、地址绑定或 loopback 设备本身。

os/qemu-loongarch-run.sh

@@ -15,7 +15,15 @@ arch="${ARCH:-loongarch}"
 fs="fs-${arch}.img"
 disk="disk-la.img"
 vfat="vfat.img"
-test_img="../sdcard-la.img"
+test_img="${TESTIMG_LA:-}"
+if [ -z "$test_img" ]; then
+    for candidate in "../../CCYOS/sdcard-la.img" "../sdcard-la.img"; do
+        if [ -f "$candidate" ]; then
+            test_img="$candidate"
+            break
+        fi
+    done
+fi
 
 QEMU_ARGS=(
     -machine virt
@@ -53,12 +61,12 @@ else
     QEMU_ARGS+=(-drive file="$disk",if=none,format=raw,id=x0)
     QEMU_ARGS+=(-device virtio-blk-pci,drive=x0)
 
-    if [ -f "$test_img" ]; then
+    if [ -n "$test_img" ] && [ -f "$test_img" ]; then
         echo "Attaching official test image ${test_img} as vdb"
         QEMU_ARGS+=(-drive file="$test_img",if=none,format=raw,id=test0)
         QEMU_ARGS+=(-device virtio-blk-pci,drive=test0)
     else
-        echo "Warning: official test image ${test_img} not found; skipping vdb attachment" >&2
+        echo "Warning: official test image not found; set TESTIMG_LA=/path/to/sdcard-la.img to attach one" >&2
     fi
 fi
 

os/qemu-run.sh

@@ -14,7 +14,15 @@ arch="${ARCH:-riscv}"
 fs="fs-${arch}.img"
 disk="disk.img"
 vfat="vfat.img"
-test_img="../sdcard-rv.img"
+test_img="${TESTIMG_RV:-}"
+if [ -z "$test_img" ]; then
+    for candidate in "../../CCYOS/sdcard-rv.img" "../sdcard-rv.img"; do
+        if [ -f "$candidate" ]; then
+            test_img="$candidate"
+            break
+        fi
+    done
+fi
 
 # 1. 转换为纯二进制
 rust-objcopy --strip-all "$ELF_FILE" -O binary "$BIN_FILE"
@@ -63,12 +71,12 @@ else
     QEMU_ARGS="$QEMU_ARGS -device virtio-blk-device,drive=x0,bus=virtio-mmio-bus.1"
 
     # 官方测试盘是额外裸 ext4 盘，固定注册为 /dev/vdb 后由 rcS 挂载到 /tests。
-    if [ -f "$test_img" ]; then
+    if [ -n "$test_img" ] && [ -f "$test_img" ]; then
         echo "Attaching official test image ${test_img} as vdb"
         QEMU_ARGS="$QEMU_ARGS -drive file=$test_img,if=none,format=raw,id=test0"
         QEMU_ARGS="$QEMU_ARGS -device virtio-blk-device,drive=test0,bus=virtio-mmio-bus.0"
     else
-        echo "Warning: official test image ${test_img} not found; skipping vdb attachment" >&2
+        echo "Warning: official test image not found; set TESTIMG_RV=/path/to/sdcard-rv.img to attach one" >&2
     fi
 fi
 

os/src/arch/loongarch/mm/mod.rs

@@ -26,6 +26,8 @@ mod page_table;
 mod page_table_entry;
 
 use crate::arch::address::{PA, VA};
+use crate::mm::address::{PageNum, Ppn, UsizeConvert};
+use core::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
 pub use page_table::{PageTableInner, TlbBatchContext};
 pub use page_table_entry::PageTableEntry;
 
@@ -39,6 +41,18 @@ pub const VADDR_START: usize = 0x9000_0000_0000_0000;
 /// 用于从虚拟地址提取物理地址，保留低 48 位。
 pub const PADDR_MASK: usize = 0x0000_FFFF_FFFF_FFFF;
 
+static KERNEL_ROOT_PPN: AtomicUsize = AtomicUsize::new(0);
+
+/// Register the final kernel page-table root used for the high-half address space.
+pub fn set_kernel_root_ppn(ppn: Ppn) {
+    KERNEL_ROOT_PPN.store(ppn.as_usize(), Ordering::Release);
+}
+
+pub(crate) fn kernel_root_paddr() -> Option<usize> {
+    let ppn = KERNEL_ROOT_PPN.load(Ordering::Acquire);
+    (ppn != 0).then(|| Ppn::from_usize(ppn).start_addr().as_usize())
+}
+
 /// 虚拟地址转物理地址
 ///
 /// # 参数