RecoverOS

這個代碼很多地方看起來可能已經不那麼合適了，早晚會重構。新倉庫recover-os。等我回來填坑。 重構版本：https://github.com/yiezias/recover-os

簡介

本項目是基於《操作系統真像還原》實現的AMD64架構（或者叫x86_64架構）版本的操作系統，主要思路與代碼與原書一致。
《操作系統真像還原》實現的操作系統運行在32位x86架構的處理器上，但是現在我們早已邁入64位時代。於是我複製參考《操作系統真像還原》中的代碼實現了其64位版本。

快速使用

步驟

• x64 Linux下安裝較新版本的gcc，nasm，bochs，GNU make等程序。
• 克隆本倉庫，進入源碼目錄。
• 然後$ make run就可以編譯並啟動bochs模擬器了。
  本系統在bochs 2.7，gcc 12.2.0，nasm 2.15.05，make 4.3 環境下測試成功。部分軟件版本不同應該也不會有太大影響。 運行效果如下圖：

示例

本操作系統內置2048，貪吃蛇等小遊戲。
用recover寫代碼：
（終端沒有實現輸入輸出重定向，下面cat與Linux下的cat行為不大一樣）
（僅僅是展示一下寫文本文件功能）

2048小遊戲：

貪吃蛇（掉幀嚴重，就不放動圖了）：

關於《操作系統真像還原》

我讀到過的相關書籍中最為通俗易懂的一本，詳細又不失趣味性。即使顯得有些囉嗦，作者也要變著法子讓讀者看懂（這麼友好的書哪裡找）。在眾多操作系統相關的書中，我最終選擇了這本唯一看得懂的書實現操作系統。

相對原書的不同

主要是AMD64與x86架構的不同

函數調用約定

AMD64架構下函數普遍採用寄存器傳遞參數，x86下的函數調用約定已無參考價值。不過其本身也好理解，具體細節寫個C函數用gcc編譯成彙編看看就明白了。開發過程中多處需要用到這一知識點。

保護模式與長模式

長模式可以理解為64位特色保護模式，處理器需要從實模式切換到保護模式再到長模式。

• 保護模式的分段機制十分繁瑣，長模式中已經大大簡化。
• 但長模式中分頁機制更為複雜，本系統中僅使用了四級頁表。不過作者在書中二級頁表相關內容寫的非常好，一通百通，明白了二級頁表，四級頁表也不那麼困難。
• 二者中斷異常部分基本相同。需要注意的是tss和ist機制，由於函數調用約定的改變，使用作者的代碼在進程切換時會發生棧覆蓋，通過ist機制可以實現每次進程切換都改變中斷棧，從而解決這個問題。具體可以閱讀相關代碼。

最方便的獲取資料方式當然是搜索引擎，但搜索引擎往往找不到想要的內容，真正權威的資料還是AMD或intel文檔。

快速系統調用

本系統完全放棄了中斷實現系統調用的方式，採用syscall sysret快速系統調用指令實現。具體可參考AMD或intel文檔，內容並不復雜。

文件系統

作者的文件系統感覺寫得併不大好。一方面文件因為系統本來就比較繁瑣，但作者動輒近幾百行的函數，而且有些代碼明明可以復用，卻要重複實現，整體上非常混亂。本系統文件系統相當於作者的發生了較大改動，不過結合作者的書和代碼應該不難理解。本系統文件系統並沒有實現目錄層級的功能，不過並不影響系統其他功能實現，於是就省略了。

應用層

作者的shell是在內核中實現的。本系統將shell作為應用程序，init進程用execv系統調用加載根目錄shell。作者係統的許多內建命令在本系統中也是直接作為應用程序實現的。不過代碼層面是相似的。還有特色小遊戲，能夠調用操作系統接口獨立實現應用程序，這個系統就算大致完成了。