Sophon

ソフォン- 錆のラズベリーパイカーネル

さびに記載されている実験的モジュラーカーネル。

「ソフォン」という名前は、小説Three-Bodyの問題に由来しています。

はじめる

準備

1. Rustupをインストールします。
2. qemu-system-aarch64 （オプションではgdb-multiarchまたはlldbのデバッグ）。
3. デバッグ用：LLVMツール（ lldb 、 llvm-objcopyおよびllvm-objdump ）
4. VSCODEセットアップ：Rust-Analyzer拡張機能をインストールします。

QEMUで実行します

$ cargo dev run 

Raspberry Pi 4bで実行します

uefiとbootable usbを準備する（1回）

1. UEFIファームウェアを使用してUSBドライブを準備します。
2. USBをRaspberry PIに接続し、HDMIモニターに接続します（またはUART0を使用します）。
3. Raspberry PiとGoto Uefi設定メニューを開始します。
4. Device Managerに移動→ Raspberry Pi Configuration → Advanced SettingsとACPI + Device treeを有効にする

カーネルをインストールします

1. cd boot/uefi
2. make deploy boot=/path/to/your/usb/directory
3. USBをRaspberry PIに接続し、シリアルケーブルをUART0ポートに適切に接続します。
4. screenを使用してシリアルデバイスに接続します
   • Eg screen /dev/tty.usbserial 115200 。
5. Raspberry Piを開始します

デザイン

現在の計画は次のとおりです。

カーネルをできるだけシンプルで小さくします。 Sophonは、各カーネルコンポーネントを孤立したユーザープロセスとして配置するマイクロカーネルアプローチに従う代わりに、コンポーネントをカーネルモジュールとして扱おうとします。これは、コンテキストスイッチがないため、オーバーヘッドを通過するメッセージがないため、マイクロカーネルよりも高いパフォーマンスがあると予想されます。

トト

ブート

• aarch64 qemu（uefi）でカーネルブーツを作る
• 本物のRaspberryPi4b（uefi）でカーネルブーツを作る
• EL1仮想メモリをセットアップします
• 再配置可能なエルフとしてカーネルをロードします
• 例外レベル1でカーネルを開始します
• UEFIネットワークブート
• Uブートサポート

カーネル

• デバイスツリーに基づいてドライバーを初期化します
• 基本的な割り込みハンドラーのサポート
• カーネルヒープの割り当て
• タイマー割り込み
• スケジューリング /コンテキストスイッチ
• Syscallsサポート
• Log syscall（ユーザープロセスのデバッグのためのUARTへの出力）
• カーネルモジュール
• モジュール定義のsyscalls（モジュール呼び出し）
• VFSモジュールとルートFS
• メモリ管理モジュール。 mmapおよびmunmap SYSCALLS
• FAT32などのファイルシステムモジュール
• プロセス管理モジュール
• プロセスとマルチスレッド
• モジュールに基づくドライバーインターフェイス
• SMPサポート

ユーザースペース

• スタックオーバーフローの例外を適切にトラップして処理します
• 特権モードでINITプロセスを起動します
• ユーザーモードでINITプロセスを起動します
• tty
• プロセス終了後にRef-Countedページを更新/リリースします
• ポートGCC/LIBC/RUSTC

アーキテクチャ

• aarch64
• x86_64
• x86
• armv6-m（rtos）

その他

• ユニット /統合テスト
• 継続的な統合（GitHubアクションに基づく）

参照

1. Raspberry Pi Bare Bones Rust -osdev
2. メールボックスプロパティインターフェイス
3. 裸のメタルラズベリーPI 3チュートリアル
4. 裸のメタルラズベリーPI 3チュートリアル（錆）
5. Raspberry Piハードウェアドキュメント
6. LinuxカーネルとRaspberry Piを使用したOS開発者の学習
7. ARM Quad-A7ドキュメント（タイマー構成用）
8. サークル-RPIのC ++ベアメタルプログラミングEnv
9. パニコス - グラフィカルなユーザースペースを備えたシンプルなx86オペレーティングシステム