feat(starry): support MySQL on Debian rootfs

[Alayfolk64]

支持 Debian 环境下的 MySQL

问题背景

MySQL 8.4 generic glibc 二进制包依赖 Debian/glibc rootfs、Linux AIO、epoll、fallocate、mempolicy、ioctl 等一组真实数据库运行路径。当前 StarryOS 已有 MariaDB app 验证基础，本 PR 延续 #906 的应用适配和回归验证方式，进一步支持 Oracle MySQL 在 x86_64 Debian rootfs 上完成初始化、启动、SQL 工作负载和重启持久化检查。

MySQL/InnoDB 运行过程中会触发以下兼容性需求：

• 需要完整可用的 Linux AIO ring、提交队列、完成事件和事件等待语义。
• 需要 epoll 兼容入口、非法参数校验和用户态事件结构读写兼容。
• 需要 fallocate hole punch / zero range 等文件空间操作路径。
• 需要单节点 NUMA 场景下的 get_mempolicy、set_mempolicy、mbind 兼容返回。
• 需要忽略或兼容 MySQL 探测路径中的部分 ioctl，例如 DirectFS/FusionIO atomic write toggle 和非 tty fd 上的 TCGETS 探测。

修改内容

• 新增 apps/starry/mysql 应用适配用例。

  • 添加 x86_64 StarryOS build 配置、默认 QEMU 测试配置和交互式 QEMU 配置。
  • 添加 prebuild.sh，自动准备 Debian rootfs archive，生成 MySQL 专用 rootfs，下载 MySQL 8.4.6 generic glibc 包，并注入 libaio、libnuma、libncurses 等运行时依赖。
  • 添加 mysql-test.sh，自动初始化数据目录、启动 mysqld、执行 15 组 SQL 工作负载，并验证重启后的持久化数据。
  • 添加 mysql-interactive.sh，用于进入 MySQL client 手动执行 SQL。
  • 添加中英文 README，说明 rootfs 准备、测试流程、交互模式和覆盖范围。

• 完善 Linux AIO 兼容层。

  • 扩展 os/StarryOS/kernel/src/syscall/fs/aio.rs，支持 MySQL/libaio 可直接读取的 AIO ring 映射。
  • 完善 io_setup、io_destroy、io_submit、io_getevents、io_pgetevents、io_cancel 等路径，完整实现了 AIO。
  • 支持 AIO 请求排队、完成事件写回、等待队列唤醒、eventfd 通知和 poll 请求。
  • 在当前内核能力边界内提供兼容语义，使 MySQL/InnoDB 初始化和 SQL 工作负载可以稳定运行。

• 补齐 MySQL 触发的 syscall 兼容路径。

  • 增加 x86_64 兼容入口 epoll_create、epoll_wait，并补充 epoll_ctl 对 epfd == fd 的非法参数处理。
  • 调整 epoll_pwait timeout 行为，兼容应用对负数 timeout 的使用方式。
  • 增加 get_mempolicy、set_mempolicy、mbind 的单 NUMA 节点兼容实现和参数校验。
  • 兼容 MySQL DirectFS/FusionIO atomic write ioctl 探测。
  • 降低非 tty fd 上常见 ioctl 探测的日志噪声。
  • 补充 fallocate 相关行为验证，覆盖 hole punch / zero range 场景。

• 补充 syscall 和 bugfix 回归测试。

  • 新增 test-get-mempolicy、test-set-mempolicy、test-mbind。
  • 扩展 Linux AIO 相关 syscall 测例，覆盖 context 生命周期、提交、完成事件、timeout、非法参数等路径。
  • 扩展 test-epoll、test-fallocate。
  • 新增 bug-epoll-compat-entrypoints、bug-fallocate-zero-punch、bug-mempolicy-validation。
  • 将新增 bugfix 测例加入四种架构的 qemu 配置。

• 移除没必要测例代码中没必要的 prebuild.sh

• 因为这些 prebuild.sh 中需要 apk 拉取依赖，但是都是重复的，执行一次即可。频繁的 apk add 容易导致 CI 不通过。经检验，移除后 CI 和本地测试均正常通过

关键修复说明

MySQL app

项目	修改内容	作用
rootfs 准备	使用 Debian/glibc rootfs，生成 rootfs-x86_64-mysql.img	满足 Oracle MySQL generic glibc 包运行环境
MySQL 安装	下载或复用 MySQL 8.4.6 tarball，并安装到 /opt/mysql	避免 guest 内在线安装，保证测试输入稳定
运行时依赖	注入 libaio、libnuma、libncurses	满足 mysqld 和 mysql client 动态链接需求
自动测试	mysql-test.sh 执行初始化、启动、SQL workload、重启持久化检查	验证真实数据库运行路径
交互模式	mysql-interactive.sh 自动启动服务后进入 MySQL client	方便手动调试 SQL 和内核日志

Linux AIO

项目	修改内容	作用
AIO ring	建立用户态可读的 ring header 和 completion event 区域	适配 libaio/MySQL 直接读取 ring 的行为
io_setup	创建 context、映射 ring、写回 context id	支持 InnoDB 初始化 AIO 环境
io_submit	解析 iocb，支持 read/write/fsync/poll/noop 等请求	支持 MySQL 常用 AIO 提交路径
io_getevents	等待并返回完成事件	支持 MySQL 等待 I/O 完成
io_pgetevents	支持额外 signal mask 参数	兼容应用探测和等待路径
io_destroy	等待 inflight 请求结束并释放 context	支持进程退出和清理路径
io_cancel	对已完成/运行中请求返回兼容结果	避免清理路径因缺失 syscall 失败

其他 syscall 兼容

问题	修改内容	修复效果
epoll 兼容入口	增加 x86_64 epoll_create、epoll_wait wrapper	兼容旧 ABI 和 libc 探测路径
epoll 自引用	epoll_ctl 对 epfd == fd 返回 EINVAL	匹配 Linux 参数校验
NUMA mempolicy	支持单节点 get_mempolicy、set_mempolicy、mbind	兼容 MySQL/glibc/numa 探测
fallocate hole punch	补充 zero punch 行为和回归测试	覆盖数据库文件空间管理路径
MySQL ioctl 探测	兼容 DirectFS atomic write toggle	避免 MySQL 初始化因探测 ioctl 失败

MySQL SQL 覆盖场景

类别	覆盖内容
服务初始化	mysqld --initialize-insecure、数据目录重建
服务启动	Unix socket、pid file、ready log、客户端连接
DDL	建库、建表、索引、视图
DML	INSERT / UPDATE
查询	WHERE / ORDER BY / LIMIT / JOIN / GROUP BY
事务	COMMIT / ROLLBACK
临时对象	TEMPORARY TABLE
元数据	SHOW CREATE TABLE、information_schema
持久化	非优雅重启后验证行数、视图、金额统计和回滚结果
内核路径	Linux AIO、epoll、fallocate、mempolicy、ioctl、文件读写

MySQL 15 组 SQL 测试

序号	测试主题	覆盖内容
1	创建数据库	创建 starry_mysql_test 并检查字符集和 collation
2	创建 users 表	创建带约束、唯一索引和 CHECK 的 InnoDB 表
3	插入 users	多行插入并按状态聚合
4	条件查询	使用范围过滤、IN、排序、LIMIT 和 GROUP_CONCAT
5	更新数据	更新 age、score、status 和 timestamp
6	二级索引	创建复合索引并执行 EXPLAIN
7	创建 orders 表	创建外键、二级索引和 InnoDB orders 表
8	插入 orders 与 JOIN	插入订单并执行 INNER/LEFT JOIN
9	聚合查询	按订单状态、日期、城市统计
10	COMMIT 事务	插入用户和订单后提交并验证
11	ROLLBACK 事务	插入、删除、更新后回滚并验证未生效
12	临时表	创建临时汇总表和数字表
13	视图和 schema	创建视图并查询 information_schema
14	一致性报告	写入 audit_log 并执行多维统计
15	重启持久化	重启 mysqld 后验证数据、视图和回滚结果

Syscall 和 bugfix 回归测试

测例	覆盖内容
test-io-setup	AIO context 创建、参数检查、context id 写回
test-io-destroy	AIO context 销毁、重复销毁、非法 context
test-io-submit	AIO 请求提交、同步/异步完成、结果写回
test-io-getevents	完成事件读取、数量限制、timeout 路径
test-io-pgetevents	带 signal mask 的完成事件等待
test-io-cancel	AIO cancel 兼容返回和非法参数
test-get-mempolicy	单节点 mempolicy 查询和 flags 校验
test-set-mempolicy	policy mode、nodemask 和非法参数校验
test-mbind	地址对齐、长度、flags 和 nodemask 校验
test-epoll	epoll 兼容入口、自引用、timeout 等行为
test-fallocate	fallocate zero punch / hole punch 相关行为
bug-epoll-compat-entrypoints	x86_64 旧 epoll ABI 兼容入口
bug-fallocate-zero-punch	zero punch 后的数据内容和文件大小
bug-mempolicy-validation	mempolicy 参数验证回归

验证结果

架构	测试命令	结果
x86_64	cargo xtask starry app qemu -t mysql --arch x86_64	✅
x86_64	cargo xtask starry test qemu --arch x86_64	✅
aarch64	cargo xtask starry test qemu --arch aarch64	✅
riscv64	cargo xtask starry test qemu --arch riscv64	✅
loongarch64	cargo xtask starry test qemu --arch loongarch64	✅

[ZR233]

补充审查记录：PR 已合入，以下问题建议后续单独修复。

1. AIO context 缺少进程退出清理。当前 AIO_CONTEXTS 是全局表，AioContext 持有 Arc<Mutex<AddrSpace>>，并且 io_submit 后可能启动 worker。若进程没有显式调用 io_destroy 就退出，context 不会从全局表移除，worker 也不会被 destroying 唤醒退出；同时退出路径已经会清理 address space，遗留 context 后续只能指向已清空的地址空间。建议提供按 pid 清理 AIO context 的接口，并在最后一个线程退出时、释放 address space slot 前调用，语义上对齐 Linux 在进程/mm teardown 时销毁 AIO context 的行为。

2. IOCB_FLAG_RESFD 目前只通过 get_file_like(cb.resfd) 解析 fd，接受任意 FileLike，完成时再写入 8 字节。Linux AIO 这里要求 aio_resfd 必须是 eventfd；非 eventfd 应在 io_submit 阶段失败。当前行为会让普通可写文件 fd 被当成通知目标，导致提交成功后写入文件内容，或在不可写 fd 上把通知错误吞掉。建议这里显式校验/downcast eventfd，并补一个 IOCB_FLAG_RESFD + 普通文件 fd 的负向测试。

本地验证记录：

• cargo fmt --check：通过
• cargo xtask clippy --package starry-kernel：13 个 feature 配置均通过
• cargo xtask starry test qemu --arch x86_64 --test-group normal -c syscall：通过
• cargo xtask starry test qemu --arch x86_64 --test-group normal -c bugfix：通过，其中新增的 bug-epoll-compat-entrypoints、bug-fallocate-zero-punch、bug-mempolicy-validation 均通过
• cargo xtask starry app qemu -t mysql --arch x86_64：本机未能执行，prebuild.sh 要求 passwordless sudo 进行 loop mount

[ZR233]

已创建 follow-up issue 跟踪补充审查中提到的 AIO context 退出清理、IOCB_FLAG_RESFD eventfd 校验，以及 MySQL prebuild.sh 依赖 passwordless sudo 的问题：#1157

[mai-team-app]

补充审查报告（PR #1147，已合入）

修改概述

本 PR 为 StarryOS 新增 MySQL on Debian rootfs 应用支持，主要包含：

• apps/starry/mysql/：完整的 MySQL 8.4.6 应用适配，包括 prebuild.sh（Debian rootfs 准备、MySQL 安装、依赖注入）、mysql-test.sh（15 组 SQL 测试）、mysql-interactive.sh 和中英文 README。
• os/StarryOS/kernel/src/syscall/fs/aio.rs：完整重写 Linux AIO 兼容层，实现 io_setup/io_destroy/io_submit/io_getevents/io_pgetevents/io_cancel，包括用户态 ring 映射、请求排队、worker 执行、eventfd 通知、poll 请求等。
• os/StarryOS/kernel/src/syscall/task/ctl.rs：新增 get_mempolicy、set_mempolicy、mbind 的单 NUMA 节点兼容实现。
• epoll 兼容入口（x86_64 epoll_create/epoll_wait）、epoll_ctl 自引用 EINVAL 处理、epoll_pwait 负数 timeout 兼容。
• fallocate hole punch / zero range 行为补充。
• 14 个新增 syscall/bugfix 回归测例，覆盖 AIO 生命周期、mempolicy、epoll 兼容入口、fallocate 等场景。

实现逻辑

AIO 实现遵循 Linux 内核的 ring buffer 模式：io_setup 在用户地址空间分配并映射 ring header + completion event 数组，写入 magic/版本/id 等头部字段，使 libaio 可直接读取。io_submit 解析 iocb，按操作类型（pread/pwrite/fsync/poll/noop/preadv/pwritev）快照用户态数据后交给 worker 执行。完成事件通过环形缓冲写回，支持 IOCB_FLAG_RESFD 事件通知。mempolicy 以单节点兼容方式实现，接受合法策略参数但忽略实际 placement。

本地验证

验证项	结果
cargo fmt --check	✅ 通过
cargo xtask clippy --package starry-kernel（13 个 feature 配置）	✅ 全部通过

CI 状态

CI 工作流 #27015149551 整体结论为 success。检查矩阵中 run_host 任务成功，run_container 和 board 任务按预期 skip（路径过滤和互斥矩阵条目）。无失败或取消的检查。

重复/重叠分析

搜索当前 open PR（#1158 ostool pin、#1159 CI dedupe、#1160 Wayland app），均与本 PR 的 AIO/mempolicy/epoll/fallocate/MySQL 改动无关。base 分支上没有等价实现。

已知后续问题

合入后的补充审查（@ZR233，issue #1157）已识别以下问题：

1. AIO context 缺少进程退出清理：AIO_CONTEXTS 是全局表，进程未显式 io_destroy 就退出时 context 不会移除、worker 不会退出。建议按 pid 清理，在释放 address space 前调用。代码验证确认 exit.rs 只调用 do_exit()，无 AIO 清理路径。

2. IOCB_FLAG_RESFD 未校验 eventfd：resolve_resfd 通过 get_file_like(cb.resfd) 接受任意 FileLike，Linux 要求必须是 eventfd。建议显式校验/downcast eventfd 并补充负向测试。代码验证确认 resolve_resfd（第 610 行）和 notify_resfd（第 736 行）均无 eventfd 校验。

3. prebuild.sh 依赖 passwordless sudo：loop mount 操作需要 root 权限，普通开发环境无法直接复现 MySQL app 流程。

以上问题已跟踪在 #1157，不影响本 PR 的核心功能正确性。AIO 实现对 MySQL/InnoDB 工作负载的兼容性语义符合预期，ring buffer 映射和 completion 机制与 Linux libaio 兼容。

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[mai-team-app]

Linux AIO 要求 IOCB_FLAG_RESFD 中的 aio_resfd 必须是 eventfd，非 eventfd 应在 io_submit 阶段返回 EINVAL。当前 resolve_resfd 通过 get_file_like 接受任意 FileLike，notify_resfd 直接写入 8 字节，会导致普通文件 fd 被误写入。建议在此处显式 downcast eventfd 并对非 eventfd fd 返回错误。