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README.md

File metadata and controls

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Raw

Transition-OS-Dev

前情提要

  • CPU：I386
  • 内存：32MB
  • 汇编代码：x86（NASM）+ AT&T语法格式
  • 内存布局（前1MB）：
  • 寄存器：

环境搭建

计算机类型: Deepin or Ubuntu20 or MacOS

sudo apt-get update
sudo apt-get install git nasm bximage gcc qemu-system-i386 qemu-utils

sudo apt-get install gdb # debug using
git clone [email protected]:Huzhiwen1208/Transition-OS-Dev.git
cd Transition-OS-Dev

make build # build project
make run # execute the project
make debug # should use vscode launch.json with gdb

开发说明

  1. 我决定采用驼峰式的代码风格，在C语言中用驼峰式或许非常别扭，但是我还是决定用它。这有点像Java。
  2. 在代码中尽量使用const u32 MAX = 1024;来代替宏定义#define MAX 1024，这样做是有缺点的，它会带来更大的运行时开销（多头文件使用）。但是可以规避#define MAX 256 * 4这种容易出错的定义。而且我更想做的和C语言不一样，这也是个大胆的尝试。并且把所有的常亮，枚举都抽取到common模块中。
  3. 不使用int, long long, unsigned int...，而是使用i32, i64, u32...代替。这有点像Rust。
  4. 在项目文件布局上，我采用了新的模式，每个模块modelName都有三个头文件modelName.h, type.h, method.h。其中我们只使用modelName.h作为导出（这有点像Rust），其内容框架是 
    // modelName.h
#pragma once
#include "type.h"
#include "method.h"

// type.h
#pragma once
#include "../common/common.h"
/// @brief 使用到的struct类型，以及其他类型定义

// method.h
#pragma once
#inlude "type.h"
/// @brief 对外暴露的方法，功能
  5. 整体的开发过程，会尽量解耦，并且采用需要什么添加什么的逻辑，所以前期可扩展性要好（虽然不是商业化工程开发）
  6. 每个内容块都会单独开个分支，每个分支对应了一个README.md中的二级标题。其中所有的资源采用垂直记录。分支只能采用PR形式提交到master，并做好合并说明。我们保留每一个分支，所以在Merge时，需要Squash Commits（有可能并没有Squash，hhh）。这样可以在master上看到有多少个模块合入，在每个具体分支上可以看Commit信息。
    • feat/xxx: 一个新的xxx功能分支开发
    • fix/xxx: 修复xxx功能或模块

进入内核

  • 对应分支：feat/entry-kernel
  • 内容概述：实现了从裸机（CPU，内存，硬盘）进入内核。
  • 详情链接：进入内核文字描述

在你的虚拟机（或者物理机，总之是你的运行代码的物理机不是远程开发机）上执行make run，你会看到类似下图的界面，那么恭喜你你的初始环境搭建好了。当然，如果出现难以解决的问题，请联系我的邮箱[email protected]。我会把它贴在FAQ中。如果我遇到什么问题，也会分享到FAQ中。

显存控制台 & 内存管理

  • 对应分支：feat/console-and-memory
  • 内容概述：实现了内核控制台输出，日志输出，还进行了物理页帧分配管理器初始化，使用伙伴算法实现内核堆内存管理。
  • 详情链接：文本显存和内存管理初步

在你的虚拟机（或者物理机，总之是你的运行代码的物理机不是远程开发机）上执行make debug，并在main.c中打上断点，调试到执行完最后一行代码，查看globalBuddyAllocator中的结点数，如果是两个，那么恭喜你实现了输出和内存管理初步。后续会使用键盘中断实现输入。当然，如果出现难以解决的问题，请联系我的邮箱[email protected]。我会把它贴在FAQ中。如果我遇到什么问题，也会分享到FAQ中。

中断和特权级

  • 对应分支：feat/int
  • 内容概述：实现了中断处理、特权级切换以及进程管理初步。
  • 详情链接：中断和特权级

在你的虚拟机（或者物理机，总之是你的运行代码的物理机不是远程开发机）上执行make run，你会看到类似下图界面，那么恭喜你实现了中断处理和特权级切换。后续会实现一些经典的系统调用。当然，如果出现难以解决的问题，请联系我的邮箱[email protected]。我会把它贴在FAQ中。如果我遇到什么问题，也会分享到FAQ中。

内存映射-分页

创建子进程

  • 对应分支：feat/fork-related
  • 内容概述：我们实现了系统调用fork, exit, wait。这可以很容易的实现子进程创建，但是我们没有实现copy-on-write，后续有兴趣可以补充下。
  • 详情链接：创建子进程

在你的虚拟机（或者物理机，总之是你的运行代码的物理机不是远程开发机）上执行make run，你会看到类似下图界面，那么恭喜你实现了子进程的创建并了解了进程树的概念。这为后续实现多任务的加载和执行提供了便利。当然，如果出现难以解决的问题，请联系我的邮箱[email protected]。我会把它贴在FAQ中。本章节我遇到的一个问题是：在fork-复制页表步骤中，我们是不可以复制内核页表的，因为这会导致我们的内核页表等值映射失效，从而在设置完CR3寄存器后会出现错误，这个需要自行体会下

磁盘安装和读写

  • 对应分支：feat/device-disk
  • 内容概述：我们创建了IDE的两个磁盘（主从各一个），从盘会在后面用来加载文件系统。我们还创建了设备表，但是我们没有把显示屏和键盘安装成设备（可以很容易地安装下）。
  • 详情链接：设备安装-IDE磁盘

在你的虚拟机（或者物理机，总之是你的运行代码的物理机不是远程开发机）上执行make debug，并把断点打在main.c:21，并看到如下图1；再执行make run，看到如下图2。那么恭喜你完成了磁盘设备的安装和读写。这为后续文件系统的实现打下了基础。当然，如果出现难以解决的问题，请联系我的邮箱[email protected]。我会把它贴在FAQ中。

FAQ

  1. Mac和Ubuntu中的bximage命令中，需要使用-func代替-mode来创建硬盘，而Deepin只需要使用-mode选项。
  2. 在本操作系统开发中，我们关闭了所有的warning（据说linux开发把所有的warning看成error）。并且数组下标越界是没有Warning和Error的，所以在开发中如果出现了下标越界，可能访问到其他我们并不想读/写的数据，所以需要严谨对待数组下标越界。
  3. 在Deepin系统中GDB无法进入汇编代码单步调试，经调研发现GDB版本比较旧，但是Deepin并不支持源码安装的高版本GDB。所以使用了mac版的Makefile，只需要在macOS执行make debug-mac即可在Mac上进行汇编单步调试。不知道为什么在做fork那一节的时候gdb可用了，所以就不维护Mac的Makefile了。
  4. 如果不显式的加载TSS段，而只是简单的放在GDT中，CPU会找不到TSS位置，从而在用户态系统调用时会导致TSS invalid之类的错误。