RikaiOS

Rikaios

Крошечная 32-разрядная операционная система x86 PC, основанная на монолитном ядре с некоторыми Unix-подобными функциями, написанными в подмножестве C ++.

Обратите внимание: эта мета-документация все еще находится в стадии разработки :-)

Цель зрения / проекта

Крошечная операционная система настольных компьютеров с UNIX-подобными функциями, которая написана в подмножестве C ++, понятно для студентов первого года TI в Hogeschool Utrecht, так что ее можно использовать в образовательном контексте.

Там, где это возможно, производительность и особенности приносятся в жертву, чтобы уменьшить сложность и увеличить читаемость. Это должно помочь программному обеспечению быть более понятным для использования в образовательном контексте. Тем не менее, должны быть реализованы важные предметы из OS-Courses в Hogeschool Utrecht.

Несмотря на то, что он должен хорошо загружаться на реальном оборудовании, Rikaios разрабатывается с учетом эмулятора или виртуальной машины - поддерживаемое оборудование намеренно ограничено ради простоты.

Обязательный отказ от ответственности: ОС может растопить вашу материнскую плату и съесть вашу домашнюю мышь при запуске на реальном оборудовании, без гарантий, Yada Yada, пожалуйста, прочитайте отказ от ответственности в файле лицензии, прежде чем запустить это на вашем семейном компьютере.

Скриншоты

Смотрите ./aux каталог. Не ожидайте ничего роскошного - в настоящее время это все серийные терминальные захваты!

Функции

ОС с его текущим набором функций была разработана примерно в течение примерно 6-месячного периода с февраля по июль 2019 года.

• крошечный 2-стабильный загрузчик
• Управление виртуальной памятью (пейджинг)
• Нити ядра
• процессы и потоки пользователя
• упреждающий границ-планировщик
• эльфийский погрузчик
• Виртуальная файловая система с примитивной поддержкой точек Mount
• Devfs с файлами виртуальных устройств с поддержкой драйверов
• Водители:
  • Серийные порты
  • Ата -контроллеры
  • FAT32 файловая система (в настоящее время только для чтения)
  • Графические адаптеры на основе Bochsvbe (поддерживают QEMU, Bochs и VirtualBox)
  • PS/2 клавиатуры и мышей с поддержкой Dvorak Keymap
• Системные вызовы для создания процесса и ввода -вывода файлов
• Небольшой удобный ядро ​​(читать: Exception & Malloc). Стандартная замена библиотеки C ++
• Некоторые примитивные инструменты пользователя (Shell, CP, LS, Cat и т. Д.)
• Инструмент презентации слайд -шоу пользователя
• Специальная оболочка в ккнеле для тестирования и запроса статистики ядра
• гибкая система сборки на основе Makefile для всего программного обеспечения ОС

Еще о том, что функции (WIP)

Rikaios еще не заменитель Linux ;-)

Есть некоторые функции, которые нуждаются в работе или в настоящее время работают (см. Также раздел «Содействие»):

• Syscalls для создания дополнительных потоков пользователя
• Syscalls для отображения дополнительной памяти (в настоящее время процессы ограничены .data-/. BSS объявленная памятью)
• Напишите поддержку в водителе FAT32
• EXT2 File -Support
• Правильный драйвер TTY, линейная дисциплина
• консоль кадров, возможно, в пользовательском языке
• Другие механизмы IPC
• DMA для водителя ATA
• A Стандартный библиотечный порт C (например, Newlib или Musl), чтобы можно было перенести другое программное обеспечение
• CRESC-COMPILER, нацеленный на OS CLESSCOMPILER OS, CLANG), который можно использовать за пределами текущей системы сборки
• порт GCC (или Clang), который полностью работает в ОС
• Другие меньшие элементы: grep -ERn 'TODO|FIXME|XXX' src/kernel/src src/kernel/include src/user/

Обратите внимание, что цель Rikaios состоит в том, чтобы оставаться небольшим: например, сетевой стек или драйвер USB, вероятно, не будет рассматриваться для реализации.

Зависимости

Вам нужно, чтобы это программное обеспечение было установлено (на хосте Linux-ish) для создания и запуска Rikaios:

• нас
• ллд
• LLVM
• герметичный
• Compiler-RT (библиотека времени выполнения Clang Compiler)
• раздел
• Mtools
• Qemu (если вы бегаете с Qemu)
• qemu-arch-extra
• Бох (если вы бегаете с бочками)
• RLWRAP (необязательно - для удобства редактирования командной линии)

Номера версий должны быть недавними, особенно для Clang, LLVM и LLD. Представлен Arch Linux Dockerfile (благодаря @peikos), которая включает в себя совместимые версии вышеуказанных зависимостей.

Вы можете использовать GCC вместо Clang/LLVM, если вы этого хотите, при условии, что у вас есть GCC Cross-Toolchain для I686-ELF. См. src/kernel/Makefile для получения подробной информации о том, как переключить наборы инструментов.

Репо -структура

Каталог	Описание
/src/boot	Загрузчик (Bootsector и Stage2)
/src/boot/utils	Установщик загрузчика
/src/kernel	Код ядра
/src/kernel/include	Заголовки ядра подвергались воздействию пользователя
/src/kernel/include/os-std	Стандартная библиотека ОС (математика, контейнеры и т. Д.)
/src/user	Пользовательское программное обеспечение
/src/user/libsys	Системная библиотека пользователя C ++
/src/disk	(FAT32) файловая система, доступная для ОС
Makefile	Описание
/src/Makefile	Строит все, создает загрузочные диски и запускает эмуляторы
/src/boot/Makefile	Builds Bootloader и установщик
/src/kernel/Makefile	Строит ядро
/src/user/Makefile	Строит пользовательскую пользу

Каждый макияж выше включает в себя (если доступно) Makefile.local File в одном и том же каталоге. Это позволяет переопределить любые исполняемые имена и пути инструмента, а также добавить дополнительные цели.

Как построить / запустить

Не забудьте пройти -j 4 (или выше), чтобы повысить производительность сборки в многоядерных системах.

Qemu

Это создает ядро ​​и загрузчик и создает загрузочный диск, который работает с виртуализатором / эмулятором QEMU. Последовательное соединение с ОС открывается в терминале, из которого вы запускаете команду Make.

 сделать диск и сделать запуск

В настоящее время у Shell OS Shell и TTY не обладают сложные возможности редактирования линий и поддержку истории командной строки. Для удобства вы можете обернуть QEMU с rlwrap , чтобы использовать средства для редактирования линий на стороне хоста (настоятельно рекомендуется):

 сделать диск && rlwrap -a Make Run

VirtualBox

Чтобы запустить в VirtualBox, сделайте следующее:

• Сделайте диск, используя цель vdi :

 сделать VDI

Затем:

• Создайте без дисков виртуальной машины в VirtualBox.
• Перейдите в настройки виртуальной машины -> System -> Ускорение
  • Проверьте (✓) включить VT-X/AMD-V и включить вложенную пейджинг
• Перейдите в настройки виртуальной машины -> хранение
  • Удалите контроллер SATA, если он существует.
  • Создайте контроллер IDE с настройками по умолчанию
  • Добавить файл disk.vdi в качестве диска IDE

Теперь вы сможете запустить виртуальную машину через VirtualBox.

Обратите внимание, что серийный ввод -вывод может быть трудно добраться до работы. Версия текущей ОС не взаимодействует с экраном и клавиатурой/мышами по умолчанию.

Играя вокруг

После того, как вы запустите систему, вы должны увидеть подсказку в серийном терминале (если у вас подключил монитор, также может появиться экраны брызги). Вы можете взаимодействовать с ОС, используя серийный терминал. Чтобы начать, попробуйте команду help .

Ряд коммунальных программ предоставляется на диске. Посмотреть установленные программы, набрав ls bin (при условии, что вы все еще находитесь в каталоге /disk0p1 ). Все программы ELF в /disk0p1/bin могут быть выполнены в качестве команд, не набирая полный путь (подумайте о нем как о неявном каталоге $PATH ). Аналогичным образом, любые файлы ELF в рабочем каталоге, такие как forth.elf , могут быть запущены, просто набрав их имя.

Чтобы увидеть, как работают утилиты, или добавить свой собственный, см. Файл README в каталоге src/user этого репозитория.

Нажатие ESC на клавиатуре (в окне видео, а не в серийном терминале) позволит оболочке ядра, встроенной утилите отладки. Это может использоваться для печати различных статистических данных и информации о запуске процессов и памяти (см. Команду help когда в Kshell).

Отладка

Вы можете отлаживать ядро ​​с Qemu или Bochs:

• QEMU/GDB: ​​предоставляет знакомый интерфейс отладчика с хорошей интеграцией C ++.
• Bochs: предоставляет лучший обзор низкого уровня с хорошей отчетностью о ошибках x86, работает медленнее.

QEMU/GDB

См Makefile.local

 Сделать диск и сделать отладь

Бох

См Makefile.local

 сделать диск и сделать боч

Устранение неполадок / общие ошибки

 Ld.lld: ошибка: невозможно найти библиотеку -lclang_rt.builtins -i386

1. Найдите библиотеку встроенных кланг (например, locate clang_rt.builtins )
2. Create File kernel/Makefile.local , с содержимым: LD_BUILTIN_DIR += /the/directory/containing/the/clang/lib

Вопросы / ошибки

Я понимаю, что общедоступная документация в настоящее время ограничена, поэтому, пожалуйста, не стесняйтесь открыть проблему или отправить мне электронное письмо.

Внося

Пожалуйста, откройте проблему GitHub / Gitlab, чтобы мы могли убедиться, что никаких усилий не дублировано :-)

Процесс для этого должен быть формализован в ближайшие недели - есть некоторые открытые проблемы / функции, над которыми можно определенно работать, с различной степенью сложности / размера. Скоро документирую это ™.

Авторы

• Крис Свюр

Лицензия

Этот проект лицензирован по лицензии Apache 2.0. Пожалуйста, смотрите ./license для получения дополнительной информации.

Стороннее программное обеспечение

Эта операционная система была записана с нуля, за исключением следующего исключения:

• Пользовательский участок в настоящее время поставляется с портеном общественным доменом внедрением (Jonesforth). Пожалуйста, смотрите ./src/disk/forth.txt для получения дополнительной информации.