ruxpin
1.0.0
Raspberry Pi 3の錆のオペレーティングシステムを作成しようとする試み。時間の制約のために、新しいアイデアを試す代わりに機能するものを手に入れることを優先しているので、今のところはUnixのようなAPIを備えたモノリシックOSですが、将来それを変えるかもしれません。 Cで書かれているGloworm OSのために行ったことをコピーしました。
現時点では、オンデマンドページの割り当てにより、仮想メモリをサポートしていますが、メモリにディスクに交換するサポートはまだありません。 Ext2ファイルシステムといくつかのインメモリファイルシステムをサポートする仮想ファイルシステムがあります。システムタイマーによってトリガーされるコンテキストスイッチングを使用して複数のプロセスをサポートしますが、まだ複数のスレッドをサポートしていません。
現在、コンソールドライバー（TTYサブシステム）とSD/EMMCカードドライバー（ブロックデバイスサブシステム）のみがあります。ブロックドライバーのサブシステムは、ファイルシステムによってディスクから読み取られたブロックをキャッシュするBufcacheを提供します。可変として借用されるブロックは汚れたものとマークされており、次のブロックコミットで書き戻されます。 Ext2の書き込みサポートはまだ十分にテストされていないため、今のところコミットは無効になっています。
アプリケーションはRustで記述し、付属のライブラリでコンパイルすることができます。これは、AARCH64 SVC命令を使用してOSにシステム呼び出しを実行します。現在、 exit 、 fork 、およびexecだけでなく、基本的なファイル操作をサポートしています。 OSは、貨物によって生成されたELFバイナリをアプリケーションとして直接ロードし、それらを実行できます。シンプルなシェルプログラム（初期化後にカーネルによって起動）とlsコマンドは利用可能ですが、概念実証段階にすぎません。
OSは、すべて個別にコンパイルされたカーネルといくつかのアプリケーションで構成されています。アプリケーションはext2パーティションにロードできます。これはカーネルで読み取ることができますが、カーネルを個別にロードする必要があるため、画像に含まれていません。
通常、Raspberry PIブーツの場合、ファームウェアはファイルkernel8.imgを含むmicroSDカードに脂肪パーティションを探します0x80000カーネルが実行されると、他のパーティションをマウントしてルートファイルシステムとして使用できます。 QEMUで実行するとき、カーネル画像はコマンドラインに渡され、Ext2パーティションを含むディスク画像のファイル名が渡されます。
MakeFileは、Ext2ディスクイメージを構築するためにプロジェクトルートに提供されます。 QEMUまたはハードウェアでコードを簡単にテストできるようにするために、MicroSDカード（つまり、脂肪パーティションとExt2パーティション）と同じように見えるディスクイメージが作成されます。 QEMUを使用すると、脂肪パーティションは無視されます。
Linuxコンピューターの実行から画像を作成するには：
make create-image
make load-imageこれにより、新しい4GB画像ファイルが作成され、 mkfs.ext2を使用してその内部に新しいファイルシステムを作成し、 <project>/buildでループバックデバイスとしてマウントし、アプリケーションをコンパイルしてロードします。また、ハードコーディングされたパーティションテーブルを画像にコピーして、ハードウェアで使用されるパーティションを複製します。
画像が作成されたら、カーネルをコンパイルしてQEMUで実行できます。
cd config/raspberrypi3/
make
./qemu.sh Raspberry PIを実行するには、現在USBシリアルコンソールが必要です。 Rust Raspberry Pi OSチュートリアルのMiniloadプログラムを使用して、シリアルポートにカーネルをチェーンロードしています。コンパイルされたカーネル画像（ ruxpin.img ）を作成したファイルのブートパーティションに入れてディスクに書き込むことができるかもしれませんが、まだテストしていません。
次の出力は、QEMUで実行されたときにコンソールからコピーされました。何が起こっているのかを示すために、デバッグメッセージがたくさんあります。カーネルヒープとページメモリをセットアップし、ファイルシステムタイプを登録し、デバイスドライバーを初期化し、ルートext2パーティションをマウントすることから始めます。次に、基本的なファイルシステム機能を確認するために多数のテストを実行し、その後、最初のプロセス（シェル）を起動します。次に、 lsプログラムを起動する「<>」の間に表示されるコマンドが入力され、ファイルとディレクトリのリストが/ /に印刷され、シェルプロンプトに戻ります。
starting kernel...
kernel heap: using 0x200000, size 14MiB
virtual memory: using region at PhysicalAddress(0x1000000), size 240 MiB, pages 61438
interrupts: initializing generic arm interrupt controller
fs: registering filesystem tmpfs
fs: registering filesystem devfs
fs: registering filesystem ext2
console: initializing
sd: initializing
sd: found partition 0 at 2000, 256 MiB
sd: found partition 1 at 82000, 740 MiB
fs: mounting ext2 at /, device Some(DeviceID(0, 2))
ext2: magic number ef53, block size 4096
ext2: total blocks 982016, total inodes 245760, unallocated blocks: 963991, unallocated inodes: 245742
ext2: features compat: 38, ro: 3, incompat: 2
ext2: allocating inode 13
fs: mounting devfs at /dev, device None
ext2: looking for "dev", found inode 13
Running some hardcoded tests before completing the startup
Mounting the tmpfs filesystem (simple in-memory file system)
ext2: allocating inode 14
fs: mounting tmpfs at /tmp, device None
ext2: looking for "tmp", found inode 14
Creating a directory and a file inside of it
ext2: allocating inode 15
ext2: looking for "testdir", found inode 15
ext2: allocating inode 16
ext2: allocating block 761 in group 0
ext2: allocating block 762 in group 0
ext2: writing to block 762
Read file 14: This is a test
Opening the console device file and writing to it
ext2: looking for "dev", found inode 13
the device file can write
Opening the testapp binary through the vfs interface and reading some data
ext2: looking for "bin", found inode 32769
ext2: looking for "testapp", found inode 32770
read in 1024 bytes
0xffff00000007f790: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f7a0: 02 00 b7 00 01 00 00 00 70 29 21 00 00 00 00 00
0xffff00000007f7b0: 40 00 00 00 00 00 00 00 d0 c8 0d 00 00 00 00 00
0xffff00000007f7c0: 00 00 00 00 40 00 38 00 04 00 40 00 10 00 0e 00
0xffff00000007f7d0: 06 00 00 00 04 00 00 00 40 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f7e0: 40 00 20 00 00 00 00 00 40 00 20 00 00 00 00 00
0xffff00000007f7f0: e0 00 00 00 00 00 00 00 e0 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f800: 08 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 00 04 00 00 00
0xffff00000007f810: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 20 00 00 00 00 00
0xffff00000007f820: 00 00 20 00 00 00 00 00 60 09 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f830: 60 09 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 00 00 00
0xffff00000007f840: 01 00 00 00 05 00 00 00 60 09 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f850: 60 09 21 00 00 00 00 00 60 09 21 00 00 00 00 00
0xffff00000007f860: d8 31 00 00 00 00 00 00 d8 31 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f870: 00 00 01 00 00 00 00 00 51 e5 74 64 06 00 00 00
0xffff00000007f880: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f890: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f8a0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f8b0: 63 61 6c 6c 65 64 20 60 52 65 73 75 6c 74 3a 3a
0xffff00000007f8c0: 75 6e 77 72 61 70 28 29 60 20 6f 6e 20 61 6e 20
0xffff00000007f8d0: 60 45 72 72 60 20 76 61 6c 75 65 00 00 00 00 00
0xffff00000007f8e0: 60 09 21 00 00 00 00 00 08 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f8f0: 08 00 00 00 00 00 00 00 20 10 21 00 00 00 00 00
0xffff00000007f900: 60 09 21 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f910: 01 00 00 00 00 00 00 00 94 28 21 00 00 00 00 00
0xffff00000007f920: 61 20 72 65 61 6c 6c 79 20 63 6f 6f 6c 20 6d 65
0xffff00000007f930: 73 73 61 67 65 20 74 68 61 74 20 49 27 64 20 6c
0xffff00000007f940: 69 6b 65 20 74 6f 20 73 65 65 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f950: 90 01 20 00 00 00 00 00 2a 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f960: 73 72 63 2f 6d 61 69 6e 2e 72 73 00 00 00 00 00
0xffff00000007f970: d0 01 20 00 00 00 00 00 0b 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f980: 0c 00 00 00 05 00 00 00 0a 2f 6d 6e 74 2f 74 65
0xffff00000007f990: 73 74 32 00 00 00 00 00 d0 01 20 00 00 00 00 00
0xffff00000007f9a0: 0b 00 00 00 00 00 00 00 0e 00 00 00 51 00 00 00
0xffff00000007f9b0: d0 01 20 00 00 00 00 00 0b 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f9c0: 10 00 00 00 28 00 00 00 d0 01 20 00 00 00 00 00
0xffff00000007f9d0: 0b 00 00 00 00 00 00 00 11 00 00 00 19 00 00 00
0xffff00000007f9e0: d0 01 20 00 00 00 00 00 0b 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007f9f0: 11 00 00 00 2a 00 00 00 d0 01 20 00 00 00 00 00
0xffff00000007fa00: 0b 00 00 00 00 00 00 00 12 00 00 00 11 00 00 00
0xffff00000007fa10: d0 01 20 00 00 00 00 00 0b 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007fa20: 17 00 00 00 38 00 00 00 d0 01 20 00 00 00 00 00
0xffff00000007fa30: 0b 00 00 00 00 00 00 00 1a 00 00 00 10 00 00 00
0xffff00000007fa40: 72 65 61 64 20 69 6e 20 00 00 00 00 20 00 00 00
0xffff00000007fa50: 4e 6f 74 41 46 69 6c 65 d0 01 20 00 00 00 00 00
0xffff00000007fa60: 0b 00 00 00 00 00 00 00 1c 00 00 00 31 00 00 00
0xffff00000007fa70: d0 01 20 00 00 00 00 00 0b 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007fa80: 1d 00 00 00 31 00 00 00 64 6f 6e 65 00 00 00 00
0xffff00000007fa90: f8 02 20 00 00 00 00 00 04 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007faa0: d0 01 20 00 00 00 00 00 0b 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007fab0: 2d 00 00 00 05 00 00 00 65 78 65 63 75 74 69 6e
0xffff00000007fac0: 67 20 73 65 6c 66 00 00 28 03 20 00 00 00 00 00
0xffff00000007fad0: 0e 00 00 00 00 00 00 00 d0 01 20 00 00 00 00 00
0xffff00000007fae0: 0b 00 00 00 00 00 00 00 24 00 00 00 15 00 00 00
0xffff00000007faf0: 46 69 6c 65 53 69 7a 65 54 6f 6f 4c 61 72 67 65
0xffff00000007fb00: 4e 6f 53 75 63 68 46 69 6c 65 73 79 73 74 65 6d
0xffff00000007fb10: 2f 6d 6e 74 2f 62 69 6e 2f 74 65 73 74 61 70 70
0xffff00000007fb20: 54 6f 6f 4d 61 6e 79 46 69 6c 65 73 4f 70 65 6e
0xffff00000007fb30: 72 61 6e 67 65 20 65 6e 64 20 69 6e 64 65 78 20
0xffff00000007fb40: 50 0e 21 00 00 00 00 00 08 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007fb50: 08 00 00 00 00 00 00 00 90 0f 21 00 00 00 00 00
0xffff00000007fb60: 60 0e 21 00 00 00 00 00 50 0f 21 00 00 00 00 00
0xffff00000007fb70: 00 05 0a 0f 14 19 1e 23 28 2d 32 37 3c 41 46 4b
0xffff00000007fb80: 50 55 5a 5f 64 69 6e 73 78 7d 82 87 8c 91 63 61
Opening a new file and writing some data into it
ext2: allocating inode 17
ext2: allocating block 763 in group 0
ext2: writing to block 763
Reading back the data written previously
ext2: looking for "test2", found inode 17
0xffff00000007fba0: 74 68 69 73 20 69 73 20 73 6f 6d 65 20 74 65 73
0xffff00000007fbb0: 74 20 64 61 74 61 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007fbc0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007fbd0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007fbe0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007fbf0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007fc00: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0xffff00000007fc10: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Printing the contents of the root directory (ext2 mount)
reading dir . with inode 2
reading dir .. with inode 2
reading dir lost+found with inode 11
reading dir bin with inode 32769
reading dir test with inode 12
reading dir dev with inode 13
reading dir tmp with inode 14
reading dir testdir with inode 15
reading dir test2 with inode 17
Finished tests
loading the first processs (/bin/sh) from elf binary file
ext2: looking for "bin", found inode 32769
ext2: looking for "sh", found inode 32772
program segment 0: 6 4 offset: 40 v:200040 p:200040 size: e0
program segment 1: 1 4 offset: 0 v:200000 p:200000 size: 1870
program segment 2: 1 5 offset: 1870 v:211870 p:211870 size: 53c8
program segment 3: 6474e551 6 offset: 0 v:0 p:0 size: 0
ext2: looking for "dev", found inode 13
timer: initializing generic arm timer to trigger context switch
kernel initialization complete
scheduler: starting multitasking
Instruction or Data Abort caused by Access Flag at address 215a70 (allocating new page)
Instruction or Data Abort caused by Access Flag at address fffffff0 (allocating new page)
Instruction or Data Abort caused by Access Flag at address 21337c (allocating new page)
Instruction or Data Abort caused by Access Flag at address 212190 (allocating new page)
Starting shell...
Instruction or Data Abort caused by Access Flag at address 216c34 (allocating new page)
% <typing in ls>
Instruction or Data Abort caused by Access Flag at address 2140e8 (allocating new page)
executing /bin/ls
child pid is 3
clearing old process space
executing a new process
ext2: looking for "bin", found inode 32769
ext2: looking for "ls", found inode 32774
program segment 0: 6 4 offset: 40 v:200040 p:200040 size: e0
program segment 1: 1 4 offset: 0 v:200000 p:200000 size: 730
program segment 2: 1 5 offset: 730 v:210730 p:210730 size: 2cb8
program segment 3: 6474e551 6 offset: 0 v:0 p:0 size: 0
ext2: looking for "dev", found inode 13
Instruction or Data Abort caused by Access Flag at address 212220 (allocating new page)
Instruction or Data Abort caused by Access Flag at address fffffff0 (allocating new page)
ext2: looking for ".", found inode 2
Instruction or Data Abort caused by Access Flag at address 2133e4 (allocating new page)
Instruction or Data Abort caused by Access Flag at address 2110e4 (allocating new page)
.
..
lost+found
bin
test
dev
tmp
testdir
test2
Exiting process 3
%
