Sophon

SOPHON - Um kernel de Raspberry Pi em Rust

Um kernel modular experimental escrito em ferrugem.

O nome "Sophon" vem do romance o problema de três corpos .

Começando

Preparação

1. Instale o Rustup.
2. qemu-system-aarch64 (Opcionalmente gdb-multiarch ou lldb para depuração).
3. Para depuração: LLVM Tools ( lldb , llvm-objcopy e llvm-objdump )
4. Configuração do VSCODE: Instale a extensão do analisador de ferrugem.

Execute no Qemu

$ cargo dev run 

Execute em um Raspberry Pi 4b

Prepare UEFI e USB inicializável (uma vez)

1. Prepare uma unidade USB com firmware UEFI.
2. Conecte o USB ao seu Raspberry Pi e conecte -se a um monitor HDMI (ou usando o UART0).
3. Inicie o menu de configurações de Raspberry Pi e Goto UEFI.
4. Navegue até Device Manager → Raspberry Pi Configuration → Advanced Settings e habilite ACPI + Device tree

Instale o kernel

1. cd boot/uefi
2. make deploy boot=/path/to/your/usb/directory
3. Conecte o USB ao seu Raspberry Pi e conecte um cabo serial às portas UART0 corretamente.
4. Use screen para conectar -se ao dispositivo serial
   • por exemplo, screen /dev/tty.usbserial 115200 .
5. Inicie o Raspberry Pi

Projeto

O plano atual é:

Faça do kernel o mais simples e pequeno possível. Em vez de seguir a abordagem do micro-kernel que coloca cada componente do kernel como um processo de usuário isolado, a Sophon tenta tratar os componentes como módulos do kernel. Espera-se que isso tenha um desempenho mais alto que os micro-kernels devido à ausência de interruptores de contexto e nas despesas gerais de passagem.

PENDÊNCIA

Bota

• Faça a bota do kernel no AARCH64 QEMU (UEFI)
• Faça a bota do kernel em um verdadeiro Raspberry Pi 4b (UEFI)
• Configure a memória virtual el1
• Carregue o kernel como elfo relocável
• Inicie o kernel no nível de exceção 1
• Inicialização da rede UEFI
• Suporte de U-Boot

Kernel

• Inicialize os motoristas com base em uma árvore de dispositivo
• Suporte básico de manipulador de interrupção
• Alocação de heap de kernel
• Interrupções do timer
• Switch de agendamento / contexto
• Suporte de Syscalls
• Log Syscall (saída para UART , para depuração de processos do usuário)
• Módulos do kernel
• Syscalls definidos pelo módulo ( chamadas de módulo )
• Módulo VFS e root-fs
• Módulo de gerenciamento de memória; Syscalls mmap e munmap
• Módulos do sistema de arquivos como FAT32
• Módulo de gerenciamento de processos
• Processo e multi-threading
• Interface do driver com base em módulos
• Suporte SMP

Espaço do usuário

• Prenda e manuseie a exceção de pilha de pilha corretamente
• Inicie o processo init no modo privilegiado
• Inicie o processo init no modo de usuário
• Tty
• Atualize/libere páginas de referência após a saída do processo
• Port GCC/libc/rustc

Arquiteturas

• AARCH64
• X86_64
• X86
• ARMV6-M (RTOs)

Outros

• Testes de unidade / integração
• Integração contínua (com base nas ações do GitHub)

Referências

1. Raspberry Pi Bare Bones Rust - Osdev
2. Interface de propriedade da caixa de correio
3. Bare Metal Raspberry Pi 3 Tutoriais
4. Bare Metal Raspberry Pi 3 Tutoriais (ferrugem)
5. Documentos de hardware Raspberry Pi
6. Aprendendo os dev usando linux kernel e Raspberry Pi
7. Documentação do ARM Quad-A7 (para configuração do timer)
8. Círculo - um c ++ de programação bare metal para RPI
9. Panicos - um sistema operacional x86 simples com espaço gráfico do usuário