RikaiOS

Rikaios

Un minuscule système d'exploitation PC x86 PC basé sur un noyau monolithique avec des fonctionnalités de type Unix, écrits dans un sous-ensemble de C ++.

Veuillez noter: cette méta-documentation est toujours un travail en cours :-)

Vision / objectif du projet

Un minuscule système d'exploitation de bureau, avec des fonctionnalités de type Unix, qui est écrit dans un sous-ensemble C ++ compréhensible pour les étudiants de première année TI à Hogeschool Utrecht, de sorte qu'il pourrait être utilisé dans un contexte éducatif.

Dans la mesure du possible, les performances et les caractéristiques sont sacrifiées pour réduire la complexité et augmenter la lisibilité. Cela devrait aider le logiciel à être plus compréhensible pour une utilisation dans un contexte éducatif. Néanmoins, les sujets importants des cours d'oscroges à l'utrecht Hogeschool doivent être mis en œuvre.

Bien qu'il devrait bien démarrer sur le matériel réel, Rikaios est développé avec un émulateur ou une machine virtuelle à l'esprit - le matériel pris en charge est intentionnellement limité pour la simplicité.

Un avertissement obligatoire: le système d'exploitation peut faire fondre votre carte mère et manger votre souris pour animaux de compagnie lorsqu'il est exécuté sur du matériel réel, pas de garantie, yada yada, veuillez lire l'avertissement dans le fichier de licence avant de l'exécuter sur votre ordinateur familial.

Captures d'écran

Voir le répertoire ./AUX. Ne vous attendez pas à quoi que ce soit flashy - c'est actuellement toutes les captures de terminal série!

Caractéristiques

Le système d'exploitation avec son ensemble de fonctionnalités actuel a été développé dans une période d'environ 6 mois de février à juillet 2019.

• un minuscule chargeur de démarrage en 2 étapes
• Gestion de la mémoire virtuelle (pagination)
• fils de noyau
• Processus et threads en mode utilisateur
• un planificateur préventif de la ronde
• un chargeur elfe
• Un système de fichiers virtuel avec une prise en charge primitive pour MountPoint
• un Devfs avec des fichiers de périphérique virtuel à dos de pilote
• Conducteurs:
  • Ports en série
  • Contrôleurs de disque ATA
  • Système de fichiers FAT32 (en lecture seule, actuellement)
  • Adaptateurs graphiques basés sur BOCHSVBE (prend en charge Qemu, Bochs et VirtualBox)
  • Claviers et souris PS / 2, avec support dvorak keymap
• Les appels du système pour la création de processus et les E / S de fichiers
• Un petit remplacement de la bibliothèque standard du C ++ de la bibliothèque standard (lecture: exception et malocér) C ++) C ++.
• Certains outils primitifs de l'utilisateur (shell, CP, LS, CAT, etc.)
• Un outil de présentation du diaporama de l'utilisateur
• Un shell spécial dans le nage pour tester et interroger les statistiques du noyau
• Un système de construction flexible basé sur des fichiers pour tous les logiciels OS

Fonctionnalités encore à cocher (WIP)

Rikaios n'est pas encore un substitut Linux complet ;-)

Il existe certaines fonctionnalités qui ont besoin de travail ou qui sont actuellement travaillées (voir également la section contributive):

• Syscalls pour créer des threads d'utilisateur supplémentaires
• SYSCALLS pour le mappage de mémoire supplémentaire (actuellement, les processus sont limités à la mémoire déclarée .data - /. BSS)
• Écrivez un support dans le pilote FAT32
• Prise en charge du système de fichiers EXT2
• Un conducteur TTY approprié, discipline de ligne
• une console Framebuffer, peut-être dans l'utilisateur
• Autres mécanismes IPC
• DMA pour le pilote ATA
• un port de bibliothèque standard (par exemple, Newlib ou Musl), afin que d'autres logiciels puissent être portés
• Un compilateur croisé GCC (ou Clang) ciblant le OS Userland, qui peut être utilisé en dehors du système de construction actuel
• Un port GCC (ou Clang) qui fonctionne entièrement dans le système d'exploitation
• Autres éléments plus petits: grep -ERn 'TODO|FIXME|XXX' src/kernel/src src/kernel/include src/user/

Notez que l'objectif de Rikaios est de rester petit: une pile de réseau ou un pilote USB par exemple ne sera probablement pas considéré pour la mise en œuvre.

Dépendances

Vous avez besoin que ce logiciel soit installé (sur un hôte Linux-ish) pour construire et exécuter Rikaios:

• nasme
• LLD
• llvm
• bruit
• Compiler-RT (bibliothèque d'exécution du compilateur Clang)
• séparé
• mtools
• Qemu (si vous courez avec Qemu)
• Qemu-Arch-Extra
• bochs (si vous courez avec des bochs)
• RLWRAP (Facultatif - pour la commodité de modification de la ligne de commande)

Les numéros de version doivent être récents, en particulier pour Clang, LLVM et LLD. Un Dockerfile Arch Linux est fourni (grâce à @peikos) qui comprend des versions compatibles des dépendances ci-dessus.

Vous pouvez utiliser GCC au lieu de Clang / LLVM si vous le souhaitez, à condition que vous ayez un Cross-Toolchain GCC pour i686-elf. Voir src/kernel/Makefile pour plus de détails sur la façon de changer de chaîne d'outils.

Structure de réapprovisionnement

Annuaire	Description
/src/boot	Bootloader (Bootsctor et Stage2)
/src/boot/utils	Installateur de chargeur de démarrage
/src/kernel	Code du noyau
/src/kernel/include	En-têtes de noyau exposés à l'utilisateur
/src/kernel/include/os-std	Bibliothèque standard du système d'exploitation (mathématiques, conteneurs, etc.)
/src/user	Logiciel Userland
/src/user/libsys	Bibliothèque du système Userland C ++
/src/disk	(FAT32) Système de fichiers disponible pour le système d'exploitation
Makefile	Description
/src/Makefile	Construit tout, crée des disques de démarrage et exécute des émulateurs
/src/boot/Makefile	Construire un chargeur de démarrage et un installateur
/src/kernel/Makefile	Construit le noyau
/src/user/Makefile	Construit l'utilisateur

Chaque makefile ci-dessus comprend (si disponible) un fichier Makefile.local dans le même répertoire. Cela vous permet de remplacer tous les noms et chemins exécutables de chaîne d'outils et d'ajouter éventuellement des cibles supplémentaires.

Comment construire / courir

N'oubliez pas de passer -j 4 (ou plus) à faire pour augmenter les performances de construction sur les systèmes multicore.

Qemu

Cela construit le noyau et le chargeur de démarrage et crée un disque de démarrage qui est exécuté avec le virtualiseur / émulateur Qemu. Une connexion série au système d'exploitation est ouverte dans le terminal à partir duquel vous exécutez la commande de fabrication.

 faire du disque et faire fonctionner

Actuellement, le Shell OS et le pilote TTY n'ont pas de capacités de mise en ligne de ligne sophistiquées et de support historique de ligne de commande. Pour plus de commodité, vous pouvez envelopper Qemu avec rlwrap pour utiliser les installations d'édition de ligne du côté hôte des choses (fortement recommandée):

 faire un disque && rlwrap -a faire fonctionner

Virtualbox

Pour s'exécuter dans VirtualBox, procédez comme suit:

• Faire un disque en utilisant la cible vdi :

 faire vdi

Alors:

• Créez une machine virtuelle sans disque dans VirtualBox.
• Accédez aux paramètres VM -> Système -> Accélération
  • Vérifier (✓) Activer VT-X / AMD-V et activer la pagination imbriquée
• Accédez aux paramètres VM -> Stockage
  • Retirez le contrôleur SATA, s'il existe.
  • Créer un contrôleur IDE avec des paramètres par défaut
  • Ajouter le fichier disk.vdi en tant que disque IDE

Vous devriez maintenant pouvoir démarrer la machine virtuelle via VirtualBox.

Notez que les E / S en série peuvent être difficiles à travailler. La version OS actuelle n'interagit pas beaucoup avec l'écran et le clavier / souris par défaut.

Jouer autour

Une fois que vous avez le système en cours d'exécution, vous devriez voir une invite dans le terminal série (si vous avez connecté un moniteur, un écran d'éclaboussure peut également apparaître). Vous pouvez interagir avec le système d'exploitation à l'aide du terminal série. Pour commencer, essayez la commande help .

Un certain nombre de programmes utilitaires sont fournis sur le disque. Affichez les programmes installés en tapant ls bin (en supposant que vous êtes toujours dans le répertoire /disk0p1 ). Tous les programmes ELF dans /disk0p1/bin peuvent être exécutés sous forme de commandes sans taper le chemin complet (pensez-y comme un répertoire $PATH implicite). De même, tous les fichiers ELF dans le répertoire de travail, comme forth.elf , peuvent être exécutés simplement en tapant leur nom.

Pour voir comment les utilitaires fonctionnent ou pour ajouter le vôtre, consultez le fichier ReadMe dans le répertoire src/user de ce référentiel.

En appuyant sur ESC sur le clavier (dans la fenêtre vidéo, et non sur le terminal série) permettra au shell du noyau, un utilitaire de débogage intégré. Cela peut être utilisé pour imprimer diverses statistiques et informations sur les processus en cours d'exécution et la mémoire (voir la commande help à Kshell).

Débogage

Vous pouvez déboguer le noyau avec Qemu ou Bochs:

• Qemu / GDB: fournit une interface de débogueur familière avec une bonne intégration C ++.
• BOCHS: fournit un meilleur aperçu de bas niveau avec une bonne déclaration d'erreur x86, fonctionne plus lentement.

Qemu / GDB

Voir ./src/gdbrc pour les options de démarrage (vous pouvez remplacer ce chemin de fichier dans un Makefile.local ).

 faire un disque et faire du débogage

Bochs

Voir ./src/bochsrc pour les options de configuration (vous pouvez remplacer ce chemin de fichier dans un Makefile.local ).

 faire du disque et faire des bochs

Dépannage / erreurs communes

 ld.lld: erreur: Impossible de trouver la bibliothèque -lclang_rt.builtins-i386

1. Localisez la bibliothèque de votre Clang's Bietins (par exemple, locate clang_rt.builtins )
2. Créer un fichier kernel/Makefile.local , avec contenu: LD_BUILTIN_DIR += /the/directory/containing/the/clang/lib

Questions / bugs

Je comprends que la documentation accessible au public est actuellement limitée, alors n'hésitez pas à ouvrir un problème ou à m'envoyer un e-mail.

Contributif

Veuillez ouvrir un problème GitHub / Gitlab afin que nous puissions nous assurer qu'aucun effort n'est dupliqué :-)

Un processus pour cela devrait être officialisé dans les semaines à venir - il y a des problèmes / fonctionnalités ouverts sur qui peut certainement être travaillé, avec divers degrés de difficulté / taille. Je vais documenter ceci bientôt ™.

Auteurs

• Chris Smeele

Licence

Ce projet est concédé sous licence Apache 2.0. Veuillez consulter ./LIMENSE pour plus d'informations.

Logiciel tiers

Ce système d'exploitation a été écrit à partir de zéro, avec seulement l'exception suivante:

• Userland est actuellement livré avec une implémentation de domaine public porté (Jonesforth). Veuillez consulter ./src/disk/forth.txt pour plus d'informations.