RikaiOS

Rikaios

Sistem operasi PC X86 32-bit kecil berdasarkan kernel monolitik dengan beberapa fitur seperti Unix, yang ditulis dalam subset C ++.

Harap dicatat: Meta-dokumentasi ini masih merupakan pekerjaan yang sedang berlangsung :-)

Tujuan Visi / Proyek

Sistem operasi desktop kecil, dengan fitur-fitur seperti Unix, yang ditulis dalam subset C ++ yang dapat dipahami untuk siswa TI tahun pertama di Hogeschool Utrecht, sehingga dapat digunakan dalam konteks pendidikan.

Jika memungkinkan, kinerja dan fitur dikorbankan untuk mengurangi kompleksitas dan meningkatkan keterbacaan. Ini akan membantu perangkat lunak lebih mudah dimengerti dalam konteks pendidikan. Namun demikian, subjek penting dari lapangan OS di Hogeschool Utrecht harus diimplementasikan.

Meskipun harus boot dengan baik pada perangkat keras nyata, Rikaios dikembangkan dengan emulator atau mesin virtual - perangkat keras yang didukung sengaja terbatas demi kesederhanaan.

Penafian wajib: OS dapat meluluhkan motherboard Anda dan memakan mouse hewan peliharaan Anda saat dijalankan pada perangkat keras nyata, tidak ada jaminan, yada yada, silakan baca penafian dalam file lisensi sebelum menjalankan ini di komputer keluarga Anda.

Tangkapan layar

Lihat direktori ./aux. Jangan mengharapkan sesuatu yang mencolok - saat ini semua terminal serial!

Fitur

OS dengan set fitur saat ini dikembangkan dalam periode sekitar 6 bulan dari Februari hingga Juli 2019.

• Bootloader 2-tahap kecil
• Manajemen Memori Virtual (Paging)
• utas kernel
• Proses dan utas mode pengguna
• Penjadwal Round-Robin Pre-emptive
• loader elf
• Sistem file virtual dengan dukungan primitif untuk mountpoints
• DevFs dengan file perangkat virtual yang didukung driver
• Pengemudi:
  • Port serial
  • Pengontrol disk ATA
  • FAT32 Filesystem (read-only, saat ini)
  • Adapter Grafis Berbasis Bochsvbe (mendukung QEMU, Bochs dan VirtualBox)
  • Keyboard dan tikus PS/2, dengan dukungan Keymap Dvorak
• Sistem panggilan untuk pembuatan proses dan file I/O
• Ramah Kernel Kecil (Baca: Exception & Malloc-Less) C ++ Penggantian Perpustakaan Standar
• Beberapa alat Userland Primitif (Shell, CP, LS, CAT, dll.)
• Alat Presentasi Slideshow Userland
• Shell dalam Kernel Khusus untuk menguji dan meminta statistik kernel
• Sistem build berbasis Makefile yang fleksibel untuk semua perangkat lunak OS

Fitur yang belum unggul (WIP)

Rikaios belum menjadi pengganti Linux penuh ;-)

Ada beberapa fitur yang perlu bekerja atau sedang dikerjakan (lihat juga bagian yang berkontribusi):

• Syscalls untuk membuat utas Userland tambahan
• Syscalls for Mapping Memory Tambahan (saat ini, proses terbatas pada .data-/. BSS Dinyatakan memori)
• Tulis dukungan di driver FAT32
• Dukungan Sistem File Ext2
• Pengemudi Tty yang tepat, disiplin garis
• Konsol Framebuffer, mungkin di Userland
• Mekanisme IPC lainnya
• DMA untuk pengemudi ATA
• Port Perpustakaan Standar C (misalnya Newlib atau Musl), sehingga perangkat lunak lain dapat diangkut
• GCC (atau dentang) kompiler silang yang menargetkan Userland OS, yang dapat digunakan di luar sistem build saat ini
• port GCC (atau dentang) yang berjalan sepenuhnya di dalam OS
• Item kecil lainnya: grep -ERn 'TODO|FIXME|XXX' src/kernel/src src/kernel/include src/user/

Perhatikan bahwa tujuan Rikaios adalah untuk tetap kecil: tumpukan jaringan atau driver USB misalnya mungkin tidak akan dipertimbangkan untuk implementasi.

Dependensi

Anda perlu perangkat lunak ini diinstal (pada host Linux-ish) untuk membangun dan menjalankan rikaios:

• NASM
• lld
• llvm
• dentang
• Compiler-RT (Perpustakaan Runtime Kompiler Clang)
• berpisah
• mtools
• QEMU (jika Anda menjalankan dengan QEMU)
• qemu-arch-extra
• bochs (jika Anda berlari dengan bochs)
• RLWRAP (Opsional - Untuk kenyamanan pengeditan baris perintah)

Nomor versi harus baru, terutama untuk dentang, LLVM dan LLD. Dockerfile Linux Arch disediakan (terima kasih kepada @peikos) yang mencakup versi yang kompatibel dari dependensi di atas.

Anda dapat menggunakan GCC sebagai ganti dentang/llvm jika Anda menginginkannya, asalkan Anda memiliki GCC cross-toolchain untuk I686-Ef. Lihat src/kernel/Makefile untuk detail tentang cara mengganti toolchains.

Struktur repo

Direktori	Keterangan
/src/boot	Bootloader (Bootsector dan Stage2)
/src/boot/utils	Penginstal Bootloader
/src/kernel	Kode kernel
/src/kernel/include	Header kernel yang terpapar ke userland
/src/kernel/include/os-std	Pustaka Standar OS (matematika, wadah, dll.)
/src/user	Perangkat Lunak Userland
/src/user/libsys	PERPUSTAKAAN SISTEM C ++ USERLAND
/src/disk	(FAT32) FileStem tersedia untuk OS
Makefile	Keterangan
/src/Makefile	Membangun segalanya, membuat disk boot dan menjalankan emulator
/src/boot/Makefile	Membangun bootloader dan penginstal
/src/kernel/Makefile	Membangun kernel
/src/user/Makefile	Membangun Userland

Setiap makefile di atas mencakup (jika tersedia) file Makefile.local di direktori yang sama. Ini memungkinkan Anda untuk mengganti nama dan jalur alat yang dapat dieksekusi, dan untuk secara opsional menambahkan target tambahan.

Cara membangun / menjalankan

Jangan lupa lulus -j 4 (atau lebih tinggi) untuk meningkatkan kinerja pembangunan pada sistem multicore.

Qemu

Ini membangun kernel dan bootloader dan membuat disk boot yang dijalankan dengan qema virtualizer / emulator. Koneksi serial ke OS dibuka di terminal dari mana Anda menjalankan perintah Make.

 buat disk && run

Saat ini, OS Shell dan Tty Driver tidak memiliki kemampuan pengeditan garis yang canggih dan dukungan sejarah baris perintah. Untuk kenyamanan, Anda dapat membungkus QEMU dengan rlwrap untuk memanfaatkan fasilitas pengeditan garis di sisi host hal-hal (sangat disarankan):

 membuat disk && rlwrap -a run

VirtualBox

Untuk berjalan di VirtualBox, lakukan hal berikut:

• Buat disk menggunakan target vdi :

 Buat VDI

Kemudian:

• Buat VM Diskless di VirtualBox.
• Pergi ke Pengaturan VM -> Sistem -> Akselerasi
  • Periksa (✓) Aktifkan VT-X/AMD-V dan aktifkan paging bersarang
• Pergi ke Pengaturan VM -> Penyimpanan
  • Lepaskan pengontrol SATA, jika ada.
  • Buat pengontrol IDE dengan pengaturan default
  • Tambahkan file disk.vdi sebagai disk IDE

Sekarang Anda harus dapat memulai VM melalui VirtualBox.

Perhatikan bahwa I/O serial mungkin sulit untuk mulai bekerja. Versi OS saat ini tidak banyak berinteraksi dengan layar dan keyboard/tikus secara default.

Bermain -main

Setelah Anda menjalankan dan menjalankan sistem, Anda akan melihat prompt di terminal serial (jika Anda telah menghubungkan monitor, layar splash mungkin muncul juga). Anda dapat berinteraksi dengan OS menggunakan terminal serial. Untuk memulai, coba perintah help .

Sejumlah program utilitas disediakan di disk. Lihat program yang diinstal dengan mengetik ls bin (dengan asumsi Anda masih berada di direktori /disk0p1 ). Semua program ELF di /disk0p1/bin dapat dieksekusi sebagai perintah tanpa mengetik jalur lengkap (menganggapnya sebagai direktori $PATH implisit). Demikian pula, setiap file ELF di direktori kerja, seperti forth.elf , dapat dijalankan hanya dengan mengetikkan nama mereka.

Untuk melihat bagaimana utilitas bekerja, atau untuk menambahkan sendiri, melihat file readme di direktori src/user dari repositori ini.

Menekan ESC pada keyboard (di jendela video, bukan terminal serial) akan memungkinkan kernel shell, utilitas debugging bawaan. Ini dapat digunakan untuk mencetak berbagai statistik dan informasi tentang proses dan memori yang sedang berjalan (lihat Perintah help saat di Kshell).

Debugging

Anda dapat men -debug kernel dengan qemu atau bochs:

• QEMU/GDB: ​​Menyediakan antarmuka debugger yang akrab dengan integrasi C ++ yang baik.
• Bochs: Menyediakan ikhtisar tingkat rendah yang lebih baik dengan pelaporan kesalahan x86 yang baik, berjalan lebih lambat.

QEMU/GDB

Lihat ./src/gdbrc untuk opsi startup (Anda dapat mengganti jalur file ini di Makefile.local ).

 buat disk && buat debug

Bochs

Lihat ./src/BOCHSRC untuk opsi konfigurasi (Anda dapat mengganti jalur file ini di Makefile.local ).

 buat disk && buat bochs

Pemecahan masalah / kesalahan umum

 Ld.lld: Kesalahan: Tidak dapat menemukan pustaka -llang_rt.builtins -i386

1. Temukan Perpustakaan Builtins Clang Anda (misalnya locate clang_rt.builtins )
2. Buat file kernel/Makefile.local , dengan konten: LD_BUILTIN_DIR += /the/directory/containing/the/clang/lib

Pertanyaan / bug

Saya mengerti bahwa dokumentasi yang tersedia untuk umum saat ini terbatas, jadi jangan ragu untuk membuka masalah atau mengirimi saya email.

Berkontribusi

Harap buka masalah GitHub / GitLab sehingga kami dapat memastikan tidak ada upaya yang digandakan :-)

Suatu proses untuk ini harus diformalkan dalam beberapa minggu mendatang - ada beberapa masalah / fitur terbuka yang pasti dapat dikerjakan, dengan berbagai tingkat kesulitan / ukuran. Saya akan mendokumentasikan ini segera ™.

Penulis

• Chris Smeele

Lisensi

Proyek ini dilisensikan di bawah Lisensi Apache 2.0. Silakan lihat ./license untuk informasi lebih lanjut.

Perangkat lunak pihak ketiga

Sistem operasi ini ditulis dari awal, dengan hanya pengecualian berikut:

• Userland saat ini dikirimkan dengan implementasi domain publik porting (Jonesforth). Silakan lihat ./src/disk/forth.txt untuk informasi lebih lanjut.