RikaiOS

Rikaios

Ein winziges 32-Bit-X86-PC-Betriebssystem basierend auf einem monolithischen Kernel mit einigen Unix-ähnlichen Funktionen, geschrieben in einer Untergruppe von C ++.

Bitte beachten Sie: Diese Meta-Dokumentation ist noch in Arbeit :-)

Vision / Projektziel

Ein winziges Desktop-Betriebssystem mit Unix-ähnlichen Funktionen, das in einer C ++-Subset für TI-Schüler im ersten Jahr von HoogeSchool Utrecht verständlich ist, so dass es in einem Bildungskontext verwendet werden kann.

Nach Möglichkeit werden Leistung und Merkmale geopfert, um die Komplexität zu verringern und die Lesbarkeit zu erhöhen. Dies sollte der Software helfen, für den Einsatz in einem Bildungskontext verständlicher zu sein. Dennoch sollten wichtige Themen von OS-Kursen am HogeSchool Utrecht implementiert werden.

Obwohl es auf echte Hardware einwandfrei booten sollte, wird Rikaios mit einem Emulator oder einer virtuellen Maschine entwickelt - die unterstützte Hardware ist absichtlich eingeschränkt.

Ein obligatorischer Haftungsausschluss: Das Betriebssystem kann Ihr Motherboard schmelzen und Ihre Haustiermaus essen, wenn Sie auf echter Hardware ausgeführt werden, keine Garantien, Yada Yada. Bitte lesen Sie den Haftungsausschluss in der Lizenzdatei, bevor Sie diese auf Ihrem Familiencomputer ausführen.

Screenshots

Siehe das Verzeichnis ./aux. Erwarten Sie jedoch nichts Auffälliges - derzeit sind alles serielle Terminal erfasst!

Merkmale

Das Betriebssystem mit seinem aktuellen Feature-Set wurde in einem Zeitraum von ungefähr 6 Monaten von Februar bis Juli 2019 entwickelt.

• Ein winziger 2-stufiger Bootloader
• Virtual Memory Management (Paging)
• Kernelfäden
• Benutzermodus Prozesse und Threads
• Ein präventiver Round-Robin-Scheduler
• ein Elfenlader
• Ein virtuelles Dateisystem mit primitiver Unterstützung für Mountpoints
• Ein DevFS mit virtuellen Gerätedateien mit Fahrern
• Treiber:
  • Serielle Anschlüsse
  • ATA -Diskontroller
  • Fat32 Dateisystem (derzeit schreibgeschützt)
  • BOCHSVBE-basierte Grafikadapter (unterstützt QEMU, Bochs und VirtualBox)
  • PS/2 -Tastaturen und Mäuse mit Dvorak Keymap -Unterstützung
• Systemaufrufe für Prozesserstellung und Datei I/O
• Ein kleiner kernfreundlicher (gelesen: Ausnahme & Malloc-Less) C ++ Standardbibliotheksaustausch
• Einige primitive Userland -Tools (Shell, CP, LS, Katze usw.)
• Ein Userland Diashow -Präsentationstool
• Eine spezielle In-Kernel-Shell zum Testen und Abfragen von Kernelstatistiken
• Ein flexibles Makefile-basierte Build-System für alle Betriebssystemsoftware

Noch nicht bezahlte Funktionen (WIP)

Rikaios ist noch kein vollständiger Linux-Ersatz ;-)

Es gibt einige Funktionen, die Arbeit benötigen oder derzeit bearbeitet werden (siehe auch den beitragenden Abschnitt):

• Systems zum Erstellen zusätzlicher Userland -Threads
• SYSKALLEN FÜR DIE ABABLETUNGENDES MADEMETS (derzeit sind Prozesse auf .data-/. BSS deklarierter Speicher) beschränkt)
• Schreiben Sie Unterstützung im FAT32 -Treiber
• Ext2 -Dateisystemunterstützung
• Ein richtiger TTY -Treiber, Liniendisziplin
• Eine FrameBuffer -Konsole, möglicherweise in Userland
• Andere IPC -Mechanismen
• DMA für den ATA -Fahrer
• Ein C -Standardbibliotheksport (z. B. Newlib oder Musl), damit andere Software portiert werden kann
• Ein GCC (oder Clang) Cross-Compiler-Targeting OS Userland, das außerhalb des aktuellen Build-Systems verwendet werden kann
• Ein GCC- (oder Clang) Port, der vollständig im Betriebssystem läuft
• Andere kleinere Elemente: grep -ERn 'TODO|FIXME|XXX' src/kernel/src src/kernel/include src/user/

Beachten Sie, dass das Ziel von Rikaios darin besteht, klein zu bleiben: Ein Netzwerkstapel- oder USB -Treiber wird beispielsweise für die Implementierung wahrscheinlich nicht in Betracht gezogen.

Abhängigkeiten

Sie benötigen diese Software (auf einem Linux-ish-Host), um Rikaios zu erstellen und auszuführen:

• Nasm
• lld
• llvm
• Klang
• Compiler-RT (Clang Compiler Runtime Library)
• geteilt
• Mtools
• QEMU (wenn Sie mit QEMU laufen)
• qemu-arch-extra
• Bochs (wenn Sie mit Bochs laufen)
• RLWRAP (optional - für die Bearbeitung von Befehlszeilen)

Die Versionsnummern sollten neuer sein, insbesondere für Clang, LLVM und LLD. Eine Arch Linux Dockerfile wird (dank @peikos) zur Verfügung gestellt, die kompatible Versionen der oben genannten Abhängigkeiten enthält.

Sie können GCC anstelle von Clang/LLVM verwenden, wenn Sie dies wünschen, vorausgesetzt, Sie haben einen GCC-Cross-Toolchain für i686-felf. In src/kernel/Makefile finden Sie Einzelheiten zum Wechseln von Toolchains.

Repo -Struktur

Verzeichnis	Beschreibung
/src/boot	Bootloader (Bootsektor und Stufe2)
/src/boot/utils	Bootloader -Installationsprogramm
/src/kernel	Kernelcode
/src/kernel/include	Kernel -Header, die Userland ausgesetzt sind
/src/kernel/include/os-std	Betriebssystem -Standardbibliothek (Mathematik, Container usw.)
/src/user	Userland Software
/src/user/libsys	Userland C ++ Systembibliothek
/src/disk	(FAT32) Dateisystem für das Betriebssystem verfügbar
Makefile	Beschreibung
/src/Makefile	Erstellt alles, schafft Stiefeletten und führt Emulatoren aus
/src/boot/Makefile	Builds Bootloader und Installationsprogramm
/src/kernel/Makefile	Baut Kernel
/src/user/Makefile	Baut Userland

Jedes obige Makefile enthält (falls verfügbar) eine Makefile.local -Datei im selben Verzeichnis. Auf diese Weise können Sie alle ausführbaren ToolChain -Namen und -pfade überschreiben und optional zusätzliche Ziele hinzufügen.

So bauen / rennen

Vergessen Sie nicht, -j 4 (oder höher) zu bestehen, um die Build -Leistung auf Multicore -Systemen zu erhöhen.

Qemu

Dies erstellt den Kernel und den Bootloader und erstellt eine Startplatte, die mit dem QEMU -Virtualizer / Emulator ausgeführt wird. Eine serielle Verbindung zum Betriebssystem wird im Terminal geöffnet, aus dem Sie den Befehl machen.

 Scheibe machen und laufen lassen

Derzeit verfügen die OS-Shell und der TTY-Treiber haben keine ausgefeilten Funktionen zur Leitungsbearbeitungsfunktionen und den Befehlszeilenverlaufsunterstützung. Für den Einfachheit halber können Sie QEMU mit rlwrap einwickeln, um die Einrichtungen zur Bearbeitung von Linien auf der Host-Seite der Dinge zu verwenden (stark empfohlen):

 Machen Sie Disk && rlwrap -a

Virtualbox

Um in VirtualBox auszuführen, machen Sie Folgendes:

• Machen Sie eine Festplatte mit dem vdi -Ziel:

 VDI machen

Dann:

• Erstellen Sie in VirtualBox eine disklose -VM.
• Gehen Sie zu VM -Einstellungen -> System -> Beschleunigung
  • Überprüfen Sie (✓) VT-X/AMD-V aktivieren und verschachteltes Paging aktivieren
• Gehen Sie zu VM -Einstellungen -> Speicherplatz
  • Entfernen Sie den SATA -Controller, wenn er existiert.
  • Erstellen Sie einen IDE -Controller mit Standardeinstellungen
  • Fügen Sie die Datei disk.vdi als IDE -Festplatte hinzu

Jetzt sollten Sie in der Lage sein, die VM über VirtualBox zu starten.

Beachten Sie, dass die serielle E/A möglicherweise schwierig sein kann, sich an die Arbeit zu machen. Die aktuelle Betriebssystemversion interagiert standardmäßig nicht viel mit dem Bildschirm und Tastatur/Mäusen.

Herumspielen

Sobald Sie das System in Betrieb genommen haben, sollten Sie eine Eingabeaufforderung im Serienterminal sehen (wenn Sie einen Monitor angeschlossen haben, kann auch ein Begrüßungsbildschirm angezeigt werden). Sie können mit dem OS mit dem seriellen Terminal mit dem Betriebssystem interagieren. Versuchen Sie zunächst den help -Befehl.

Auf der Festplatte wird eine Reihe von Versorgungsprogrammen bereitgestellt. Ansicht installierte Programme durch Eingeben von ls bin (vorausgesetzt, Sie befinden sich noch im Verzeichnis /disk0p1 ). Alle ELF -Programme in /disk0p1/bin können als Befehle ausgeführt werden, ohne den vollständigen Pfad zu tippen (betrachten Sie ihn als implizites $PATH -Verzeichnis). In ähnlicher Weise können alle ELF -Dateien im Arbeitsverzeichnis wie forth.elf einfach ausgeführt werden, indem sie ihren Namen eingeben.

Um zu sehen, wie die Versorgungsunternehmen funktionieren oder um Ihre eigenen hinzuzufügen, finden Sie in der Readme -Datei im src/user dieses Repository.

Durch Drücken von ESC auf der Tastatur (im Videofenster, nicht im Serienterminal) wird die Kernel-Shell, ein integriertes Debugging-Dienstprogramm, aktiviert. Dies kann verwendet werden, um verschiedene Statistiken und Informationen zum Ausführen von Prozessen und zum Speicher zu drucken (siehe help , wenn sie in Kshell).

Debuggen

Sie können den Kernel entweder mit QEMU oder Bochs debuggen:

• QEMU/GDB: ​​Bietet eine vertraute Debugger -Schnittstelle mit guter C ++ - Integration.
• Bochs: bietet einen besseren Überblick über niedrige Ebene mit guter X86-Fehlerberichterstattung, läuft langsamer.

Qemu/gdb

Makefile.local .

 Debug machen und debuggen

Bochs

Makefile.local .

 Machen Sie Scheiben und machen Sie Bochs

Fehlerbehebung / gemeinsame Fehler

 LD.LLD: Fehler: Bibliothek -lclang_rt.builtins -i386 nicht finden

1. Suchen Sie die bebaute Bibliothek Ihres Clangs (z locate clang_rt.builtins )
2. Datei kernel/Makefile.local erstellen mit Inhalt: LD_BUILTIN_DIR += /the/directory/containing/the/clang/lib

Fragen / Fehler

Ich verstehe, dass die öffentlich verfügbare Dokumentation derzeit begrenzt ist. Bitte zögern Sie also nicht, ein Problem zu eröffnen oder mir eine E-Mail zu senden.

Beitragen

Bitte öffnen Sie ein Problem mit Github / Gitlab, damit wir sicherstellen können, dass keine Anstrengungen dupliziert werden :-)

Ein Prozess dafür sollte in den kommenden Wochen formalisiert werden - es gibt einige offene Probleme / Funktionen, an denen definitiv bearbeitet werden kann, mit unterschiedlichem Grad von Schwierigkeitsgrad / Größe. Ich werde das bald dokumentieren ™.

Autoren

• Chris Smeele

Lizenz

Dieses Projekt ist unter der Apache -Lizenz 2.0 lizenziert. Weitere Informationen finden Sie unter.

Software von Drittanbietern

Dieses Betriebssystem wurde von Grund auf neu geschrieben, mit nur der folgenden Ausnahme:

• Userland wird derzeit mit einer portierten öffentlichen Domain -Vorentwicklung (Jonesforth) geliefert. Weitere Informationen finden Sie unter ./src/disk/forth.txt.