Sophon

Sophon - Un núcleo de frambuesa Pi en óxido

Un experimental -kernel modular escrito en óxido.

El nombre "Sophon" proviene de la novela El problema de tres cuerpos .

Empezando

Preparación

1. Instale Rustup.
2. qemu-system-aarch64 (opcionalmente gdb-multiarch o lldb para la depuración).
3. Para la depuración: LLVM Tools ( lldb , llvm-objcopy y llvm-objdump )
4. Configuración de VScode: instale la extensión de anyalzer Rust-Analyzer.

Correr en QEMU

$ cargo dev run 

Corre en una Raspberry Pi 4B

Prepare UEFI y USB de arranque (una vez)

1. Prepare una unidad USB con firmware de UEFI.
2. Conecte el USB a su Raspberry Pi y conéctese a un monitor HDMI (o usando UART0).
3. Comience el menú de configuración Raspberry Pi y Goto UEFI.
4. Navegue al Device Manager → Raspberry Pi Configuration → Advanced Settings y habilite ACPI + Device tree

Instalar núcleo

1. cd boot/uefi
2. make deploy boot=/path/to/your/usb/directory
3. Conecte el USB a su Raspberry Pi y conecte un cable serie a los puertos UART0 correctamente.
4. Use screen para conectarse al dispositivo serie
   • EG screen /dev/tty.usbserial 115200 .
5. Inicie Raspberry Pi

Diseño

El plan actual es:

Haga que el núcleo sea lo más simple y pequeño posible. En lugar de seguir el enfoque de micro kernel que coloca a cada componente del núcleo como un proceso de usuario aislado, Sophon intenta tratar los componentes como módulos de núcleo. Se espera que esto tenga un rendimiento más alto que los micro kernos debido a la ausencia de interruptores de contexto y los sobrecarga de mensajes.

HACER

Bota

• Haga la bota del núcleo en AARCH64 QEMU (UEFI)
• Haga la bota del núcleo en una Raspberry Pi 4B (UEFI) real
• Configuración de memoria virtual El1
• Cargar el núcleo como elfo reubicable
• Iniciar núcleo en el nivel de excepción 1
• Botón de red de UEFI
• Soporte U-Boot

Núcleo

• Inicializar los controladores basados ​​en un árbol de dispositivos
• Soporte básico del manejador de interrupción
• Asignación de montón de núcleo
• Interrupciones del temporizador
• Switch de programación / contexto
• Soporte de syscalls
• Log syscall (salida a UART , para la depuración del proceso del usuario)
• Módulos de núcleo
• SYSCALLS DEFENIDOS DEL MODULO ( llamadas de módulo )
• Módulo VFS y FS raíz
• Módulo de gestión de memoria; Syscalls mmap y munmap
• Módulos del sistema de archivos como FAT32
• Módulo de gestión de procesos
• Proceso y múltiples subprocesos
• Interfaz del controlador basada en módulos
• Soporte SMP

Espacio de usuario

• Captura y manejar correctamente la excepción de la pila
• Iniciar el proceso de inicio en modo privilegiado
• Iniciar el proceso de inicio en modo de usuario
• Tty
• Páginas con contadas con Ref de actualización/lanzamiento después de la salida del proceso
• Puerto GCC/LIBC/RUSTC

Arquitecturas

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

Otros

• Pruebas de unidades / integración
• Integración continua (basada en acciones de Github)

Referencias

1. Raspberry Pi Bare Bones Rust - Osdev
2. Interfaz de propiedades de buzón
3. Tutoriales de Raspberry Pi 3 de Metal Bare
4. Tutoriales de frambuesa PI 3 de metal desnudo (óxido)
5. Documentos de hardware de Raspberry Pi
6. Aprendiendo OS Dev usando Linux Kernel y Raspberry Pi
7. Documentación ARM Quad-A7 (para la configuración del temporizador)
8. Círculo: una programación de metal desnuda C ++ env para RPI
9. Panicos: un sistema operativo X86 simple con espacio de usuario gráfico