tiny_os

Крошечная ОС

Введение

Tiny OS - это операционная система, работающая на архитектуре x86_64 .

Конфигурация среды

Платформа разработки

Этот проект разработан в системе linux . В системах windows вы можете запустить подсистему linux , установив WSL .

Если вы используете WSL :

• Установить X -сервер в windows ; Рекомендуется установить Xming или VCXSVR.
  • Вам нужно запустить X -сервер через -ac или проверить disable access control через графический интерфейс.
• В WSL :
  • При использовании WSL (версия 1):

   export DISPLAY=:0

  • При использовании WSL2 (версия 2):

   export DISPLAY= $( cat /etc/resolv.conf | grep nameserver | awk ' {print $2} ' ) :0

  Если вы не хотите вводить приведенный выше оператор каждый раз, когда вы открываете терминал, добавляйте его в конце файла ~/.bashrc или ~/.profile .
• Если такая ошибка Could not initialize SDL (No available video device) ... или какие -либо ошибки о GTK, проверьте, запускается ли ваш X -сервер и правильно ли установлена DISPLAY переменной среды.

Ржавчина

Rust -это современный язык программирования системного уровня, и этот проект в основном разрабатывается с использованием языка Rust . Загрузите и установите его через официальный сайт Rust. Примечание. Этот проект требует установки nightly версии инструментального оборудования.

После завершения установки установите llvm-tools через rustup :

rustup component add llvm-tools-preview

Установите несколько полезных инструментов через cargo для разработки:

cargo install cargo-binutils

Установите эмулятор bochs

Моделирование через симулятор bochs . Ссылка на исходное код Ссылка: исходный кузница - Bochs x86 PC Emulator. После загрузки, компиляция и установить.

Составьте ядро

Команда следующая:

cargo run --release

Скомпилированный путь изображения ядра является target/os.img .

Подготовьтесь к зеркалированию

Создайте файл os.img в каталоге ./bochs через bximage :

bximage -func=create -hd=10M -imgmode=flat ./bochs/os.img -q

Grave ./target/os.img int ./bochs/os.img через инструмент dd :

 # 注意下面的参数 count 要根据生成的 target/os.img 文件的大小进行调整
dd if=target/os.img of=bochs/os.img bs=512 count=250 conv=notrunc

Запустить bochs

bochs/conf имеет следующие файлы конфигурации в каталоге:

• bochsdbg-gdb.bxrc : Вы можете удаленно отлаживать через gdb и связывать localhost:1234 (вам нужно включить --enable-gdb-stub при компиляции bochs )
• bochsdbg-win : Открыть debugger bochs с графическим интерфейсом на window платформе
• bochsrc.bxrc : самый базовый файл конфигурации bochs , без функции debug

Запустите bochs , чтобы включить симуляцию:

bochs -q -f bochs/conf/bochsrc.bxrc

Запустить qemu

В отличие от bochs , qemu может напрямую загружать сгенерированную target/os.img :

qemu-system-x86_64 -drive format=raw,file=bochs/os.img -boot c

Makefile

В справочнике проекта есть файл Makefile , который определяет некоторые команды запуска и отладки:

• clean : используется для очистки сгенерированных файлов
• build-release : используется для компиляции изображений ядра версии release
• build-debug : используется для компиляции debug версии ядра (не завершено)
• run-bochs : используется для составления изображений ядра и запуска моделирования bochs
• run-qemu : используется для составления изображений ядра и запуска моделирования qemu
• debug-bochs : используется для компиляции ядра, начинать bochs и дистанционная debug через rust-gdb
• debug-qemu : используется для составления изображений ядра, запуска qemu и удаленной debug через rust-gdb

Структура проекта

Этот проект в основном разделен на 4 части:

• builder : расположен в каталоге src , он в основном используется для составления и создания изображений ядра
• boot : Расположен в каталоге boot , это bootloader для tiny OS
• boot_info : расположен в каталоге boot_info , он обеспечивает структуру BootInfo
• kernel : расположен в каталоге kernel , это код ядра tiny OS

План развития

• загрузчик
  • Введите режим защиты
  • Включите управление пейджингом
  • Включите режим отображения VGA Graphics
  • GET MEARME_MAP через функцию BIOS 0xE820
  • Введите long mode
  • Подготовьте структуру BootInfo для передачи информации со сцены bootloader в kernel
  • Загрузка файла elf
  • Сопоставьте виртуальный адрес кода ядра и перейдите к ядру, чтобы запустить
• ядро
  • Подготовьте logger (используется для реализации tiny os и отладки во время разработки ядра)
  • Обрабатывать различные исключения и прерывания
    • Предварительная обработка часов часов
    • Предварительная обработка ввода клавиатуры
    • Предварительная Page Fault обработки
    • Предварительная обработка GP Fault
    • Обрабатывать Double Fault
  • Реализовать распределитель динамической памяти
    • Реализуйте предварительное распределение памяти через linked_list_allocator
    • Реализовать распределитель памяти buddy system
  • Внедрить многозадачность (превентивное планирование)
  • Реализовать совместное планирование на уровне ядра
    • Предварительная реализация
    • Лучший алгоритм планирования
    • Реализовать глобально доступную spawn
  • Реализация файловой системы FAT32
  • Реализовать shell
• Компиляция
  • Реализуйте более гибкий Builder (вы можете скомпилировать debug и release изображений)
  • Сгенерировать изображение bochs , которое можно загрузить прямо, вместо того, чтобы гравировать его в bochs/os.img через dd -инструмент

Ссылки

• AMD64 Архитектура программиста Руководство 2: Системное программирование
• Intel® 64 и IA-32 Architectures Software's Developer Руководство по томе 3 (3A, 3B, 3C и 3D): Руководство по программированию системного программирования
• «Восстановление операционной системы»
• Кодирование главного серии видео: Билибили - Мастер кодирования
• Осдев: Осдев
• ОС блога: написание ОС в ржавчине