MiniOS

Pengantar Minio

Minio adalah kernel sistem operasi miniatur untuk pelajar pengembangan sistem operasi yang dapat berjalan pada CPU arsitektur X86 32-bit. Minios berfokus pada pembelajaran dan meneliti konsep -konsep inti dan prinsip -prinsip dasar dalam pengembangan sistem operasi, dan mengimplementasikan berbagai subsistem atau modul dasar dalam sistem operasi berdasarkan perangkat keras umum.

Kernel sistem operasi populer seperti Linux dan Freebsd bagus, tetapi mereka tidak cocok untuk pemula dalam pengembangan kernel. Di satu sisi, kernel sistem operasi ini telah dikembangkan selama bertahun -tahun dan telah mengumpulkan sejumlah besar kode (versi awal Linux Kernel v2.6.12 yang dirilis pada tahun 2005 sudah memiliki sekitar 4 juta baris kode). Di sisi lain, karena kebutuhan aplikasi di lingkungan produksi, kode kernel ini berisi sejumlah besar detail yang tidak terkait dengan prinsip -prinsip dasar sistem operasi, yang sulit bagi pemula untuk memahami poin -poin utama. Oleh karena itu, dimulai dengan kernel sistem operasi sederhana dengan sejumlah kecil kode, menggunakan waktu singkat untuk membiasakan diri dengan dan menguasai konsep -konsep inti dan prinsip -prinsip dasar dari bidang pengembangan kernel sistem operasi, menguasai pengetahuan dasar ini ke tingkat tertentu, dan kemudian mengabdikan diri Anda untuk pengembangan kernel praktis seperti Linux, adalah strategi yang relatif realistis dan layak untuk pemula. Bahkan jika Anda tidak berencana untuk terlibat dalam pengembangan kernel, mempelajari beberapa pengetahuan dasar tentang sistem operasi melalui kernel yang mudah dimulai akan membantu Anda menulis aplikasi yang lebih kuat dan melakukan.

• Alamat repositori gitub minio adalah https://github.com/doublexnine/minios
• Periksa minios rilis_notes untuk mempelajari tentang kemajuan pengembangan minio saat ini.

---

Alat Pengembangan Minio

Minio terutama dikembangkan berdasarkan bahasa C dan bahasa perakitan x86, dan alat pengembangan yang digunakan meliputi:

• Assembler NASM
• C Bahasa Compiler GCC
• Binutils Toolset Biner GNU
• Alat pembangunan proyek membuat
• Debugger GDB

Di antara mereka, binutil adalah satu set alat untuk mengoperasikan file biner, termasuk alat untuk membuat pustaka statis, alat untuk strip untuk menghapus tabel simbol dari file biner untuk mengurangi ukuran file, dll.

Jalankan minio

Minio saat ini dimulai dari floppy disk, dan proses startup adalah:

1. Setelah uji diri BIOS selesai, program boot (boot.bin) dimuat dari sektor boot floppy disk ke memori dan menyerahkan kontrol ke program boot.
2. Bootloader membaca loader (loader.bin) dari floppy disk ke memori dan menyerahkan controller ke loader.
3. Ketika loader berjalan, ia membaca kernel minio (kernel.bin) dari floppy disk ke memori, kemudian memasuki mode yang dilindungi dari mode nyata CPU, dan menggerakkan kontrol ke kernel.
4. Minio mulai berjalan.

Karena Minio adalah kernel sistem operasi untuk pelajar, saat ini terutama berjalan di mesin virtual, dengan mesin virtual opsional termasuk Bochs dan QEMU.

Jalankan Minio di Bochs

1. Untuk menginstal bochs, Anda dapat secara langsung menjalankan perintah sudo apt-get install bochs di bawah sistem ubuntu untuk menginstalnya. Anda dapat mengunduh kode sumber Bochs terlebih dahulu dan kemudian mengkompilasi dan menginstalnya. Anda dapat memilih versi bochs yang diinginkan saat menginstal melalui kode sumber.
2. Masukkan Direktori Sumber Minios, Jalankan tar zxvf misc/80m.img.tar.gz . , dan mendekompres gambar hard disk dari paket kompresi gambar hard disk.
3. Jalankan perintah bochs di direktori saat ini untuk memulai mesin virtual Bochs. Bochs pertama -tama akan membaca informasi konfigurasi dari file Bochsrc, dan kemudian konfirmasi informasi prompt run yang diberikan oleh Bochs untuk memungkinkan mini yang dijalankan di Bochs.

Jalankan mini di qemu

1. Untuk menginstal QEMU, Anda dapat secara langsung menjalankan perintah sudo apt-get install qemu-system-x86 di bawah sistem ubuntu untuk instalasi, atau Anda dapat mengunduh kode sumber QEMU untuk kompilasi dan instalasi.
2. Masukkan Direktori Sumber Minios, Jalankan tar zxvf misc/80m.img.tar.gz . , dan mendekompres gambar hard disk dari paket kompresi gambar hard disk.
3. Jalankan perintah ./launch-qemu.sh di direktori saat ini untuk memulai mesin virtual QEMU, dan kemudian minio akan mulai berjalan langsung di QEMU. Mesin virtual QEMU tidak menggunakan file konfigurasi seperti Bochsrc. Informasi konfigurasi ditentukan melalui opsi baris perintah. Luncurkan skrip-qemu.sh berisi opsi konfigurasi yang saat ini digunakan.

---

Debugging Minio

Minio dapat didebug di tingkat perakitan dengan menggunakan fungsi debugging yang termasuk dalam bochs atau qemu, tetapi metode debugging ini tidak terlalu nyaman untuk digunakan karena program perakitan panjang dan sulit dibaca. Untungnya, baik Bochs dan Qemu memiliki dukungan GDB bawaan. Dengan menggabungkan dengan fungsi debugging jarak jauh yang disediakan oleh GDB, minio dapat didebug pada kode sumber C.

Mini Debugging dengan Bochs+GDB

1. Kompilasi dan instal bochs dari kode sumber dan buka opsi dukungan GDB pada waktu kompilasi. Kemudian tambahkan informasi konfigurasi GDB ke file konfigurasi BOCHS. Opsi konfigurasi yang diperlukan sudah termasuk dalam file bochsrc-gdb di direktori sumber minios.
2. Mengeksekusi ./launch-bochs-gdb.sh di direktori sumber minio. Skrip shell yang berjalan akan menjalankan GDB di jendela terminal baru dan memuat versi debug biner kernel.
3. Jalankan target remote :2345 di antarmuka perintah GDB untuk membuat koneksi dengan bochs.
4. Gunakan GDB untuk men -debug minio seperti men -debug program lokal.

Debugging Minio dengan QEMU+GDB

1. Tambahkan opsi baris perintah untuk mengaktifkan dukungan GDB saat memulai QEMU. Opsi konfigurasi yang diperlukan telah ditambahkan dalam Launch File Script-QEMU-GDB.sh di direktori Sumber MiniOS.
2. Mengeksekusi ./launch-bochs-gdb.sh di direktori sumber minio. Skrip shell yang berjalan akan menjalankan GDB di jendela terminal baru dan memuat versi debug biner kernel.
3. Jalankan target remote :1234 di antarmuka perintah GDB untuk membuat koneksi dengan QEMU.
4. Gunakan GDB untuk men -debug minio seperti men -debug program lokal.

---

Opsi Bangunan Mini Umum

 # 编译 MiniOS 内核和用户程序 init，并写入到软盘镜像 a.img 中
make image
# 清除所有 .o 目标文件
make clean
# 清除所有 .o 目标文件和可执行文件
make realclean

---

Referensi

• Orange's, sistem operasi mikro yang dikembangkan oleh Yuan, menceritakan proses pengembangan Orange dalam buku "Implementasi Sistem Operasi". Minio dikembangkan berdasarkan Orange.
• XV6, sistem operasi miniatur untuk pengajaran yang dikembangkan oleh MIT, ditulis ulang oleh UNIX V6 dan diterapkan dalam Kursus Sistem Operasi MIT 6.828: Rekayasa Sistem Operasi.
• Minix, sistem operasi microkernel yang awalnya dikembangkan oleh Profesor Andrew S. Tanenbaum, Linus mewarisi banyak fitur dari Minix ketika mengembangkan Linux awal. Yu Yuan juga meminjam praktik di Minix berkali -kali ketika mengembangkan Orange.