Sophon

Sophon - ein Himbeer -Pi -Kernel in Rost

Ein experimentelles modulares Kernel in Rost geschrieben.

Der Name "Sophon" stammt aus dem Roman The Dreikörperproblem .

Erste Schritte

Vorbereitung

1. Rustup einbauen.
2. qemu-system-aarch64 (optional gdb-multiarch oder lldb für das Debuggen).
3. Für Debugging: LLVM-Tools ( lldb , llvm-objcopy und llvm-objdump )
4. VSCODE-Setup: Installieren Sie die Rost-Analyzer-Erweiterung.

Laufen Sie auf Qemu

$ cargo dev run 

Laufen Sie auf einem Raspberry Pi 4b

Bereiten Sie UEFI und bootfähige USB (einmal) vor

1. Bereiten Sie ein USB -Laufwerk mit UEFI -Firmware vor.
2. Schließen Sie den USB an Ihren Raspberry PI und stellen Sie eine Verbindung zu einem HDMI -Monitor (oder mit UART0) an.
3. Starten Sie Raspberry Pi und Goto UEFI -Einstellungsmenü.
4. Navigieren Sie zu Device Manager → Raspberry Pi Configuration → Advanced Settings ACPI + Device tree aktivieren

Kernel einbauen

1. cd boot/uefi
2. make deploy boot=/path/to/your/usb/directory
3. Schließen Sie den USB an Ihren Raspberry Pi und schließen Sie ein serielles Kabel ordnungsgemäß an UART0 -Anschlüsse an.
4. Verwenden Sie screen , um eine Verbindung zum seriellen Gerät herzustellen
   • zB screen /dev/tty.usbserial 115200 .
5. Starten Sie Raspberry Pi

Design

Der aktuelle Plan ist:

Machen Sie den Kernel so einfach und klein wie möglich. Anstatt dem Micro-Kernel-Ansatz zu folgen, der jede Kernelkomponente als isolierten Benutzerprozess setzt, versucht Sophon, die Komponenten als Kernel-Module zu behandeln. Es wird erwartet, dass dies eine höhere Leistung als Mikro-Kernel hat, da keine Kontextschalter und die Überkehle von Nachrichten vorhanden sind.

Todo

Stiefel

• Machen Sie den Kernel -Stiefel auf AARCH64 QEMU (UEFI)
• Machen Sie den Kernel -Stiefel auf einem echten Himbeer Pi 4b (UEFI)
• Setup EL1 Virtual Memory einrichten
• Laden Sie den Kernel als lockerer Elf
• Starten Sie den Kernel bei Ausnahmestufe 1
• UEFI -Netzwerk Boot
• U-Boot-Unterstützung

Kernel

• Initialisieren Sie die Treiber basierend auf einem Gerätebaum
• Grundlegende Interrupt -Handlerunterstützung
• Kernelhaufen Allokation
• Timer unterbricht
• Planung / Kontextschalter
• SYSCALLS VERWENDUNG
• Log -SYSCALL (Ausgabe an UART , für Benutzerprozessdebugging)
• Kernelmodule
• Moduldefinierte Syscalls ( Modulaufrufe )
• VFS-Modul und Root-Fs
• Speicherverwaltungsmodul; mmap und munmap -Systeme
• Dateisystemmodule wie FAT32
• Prozessmanagementmodul
• Prozess und Multi-Threading
• Treiberschnittstelle basierend auf Modulen
• SMP -Unterstützung

Benutzerraum

• Stapel-Overflow-Ausnahme richtig fangen und behandeln
• Starten Sie den Init -Prozess im privilegierten Modus
• Starten Sie den Init -Prozess im Benutzermodus
• Tty
• Aktualisieren/Release-REF-SEITEN nach dem Ausgang des Prozesses
• Port GCC/LIBC/RustC

Architekturen

• Aarch64
• X86_64
• X86
• ARMV6-M (RTOS)

Andere

• Einheit / Integrationstests
• Kontinuierliche Integration (basierend auf GitHub -Aktionen)

Referenzen

1. Raspberry Pi Bare Bones Rost - Osdev
2. Mailbox -Eigenschaftschnittstelle
3. Bare Metal Raspberry Pi 3 Tutorials
4. Bare Metal Raspberry Pi 3 Tutorials (Rost)
5. Hardware -Hardware -Hardware -Hardware -Dokumente
6. Lernen OS -Entwickler mit Linux Kernel & Raspberry Pi
7. ARM Quad-A7-Dokumentation (für die Timer-Konfiguration)
8. Kreis - A C ++ Bare Metal -Programmierung für RPI
9. Panicos - Ein einfaches X86 -Betriebssystem mit grafischem Benutzerraum