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quarkOS

一个基于x86的多核操作系统

参考资料

构建

  1. 构建 i686-elf-gcc
  2. ./build.sh

我使用的 gcc 版本:

i686-elf-gcc (GCC) 10.2.0
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

运行

./run.sh

由于没有实现安装器,第一次运行时会将生成的 disk.img 挂载到 /tmp/disk, 并将用户空间代码复制到 disk.img 的 /bin 目录, 因此需要 root 权限 (见 generate-disk.sh)。

如果你不想使用 root 权限调用脚本, 可以安装 udevil, 然后修改 generate-disk.sh

udevil mount -t ext2 disk.img /media/username/disk
# 将会挂载到 /media/username/disk 目录下

2.png

调试

建议使用 Clion,可以直接导入我的 .run 下配置,或者直接使用 gdb:

  1. 允许读取 local .gdbint:
echo "set auto-load local-gdbinit on"  >> ~/.gdbinit
echo "add-auto-load-safe-path xxx/.gdbinit"  >> ~/.gdbinit
# 将 xxx 替换为你的 quarkOS 项目路径
  1. ./debug.sh
  2. 启动 gdb,连接 1234 端口。
  3. 添加用户空间代码时,需要将生成的文件添加到 .gdbinit 用于调试。

设计

1.svg

  • 内存管理模块: 底层实现 buddy/slab 分配器,基于 slab 实现了 slabcache。用户空间实现 uvm 虚拟内存分配器,内核空间实现 vm 虚拟内存分配器
  • 进程调度模块: 调度器基于多级反馈队列 调度实现。实现了轻量型进程与内核线程,仿照 Linux 实现了 kernel_clone, 封装 kernel_clone 为 kthread_create 来创建内核线程, 封装 kernel_clone 为 fork 创建用户进程,利用写时复制技术优化进程创建。
  • 文件模块: 底层实现了页缓存,用于缓存原始数据块与文件数据块,上层实现 ext2 文件系统。顶层使用 vfs 封装,统一接口,并且实现 vfs 层缓存, 实现了 LRU 缓存算法与定时缓存回写(页缓存)。
  • 系统调用: 利用传统中断调用与返回实现系统调用,而非 syscall 指令
  • 锁机制: 利用 xchg 指令实现了自旋锁,睡眠锁,读写锁
  • 用户空间: 一个简单的 shell
  • 硬件驱动:参考硬件手册实现了 cmos,ide,dma,pci,pic,acpi,lapic 等驱动

TIPS:

  • 启动会运行测试代码,打印测试信息,需要在 src/include/types.h 中去除 TEST 宏,重新构建。

TODO:

  • 更完善的 shell

  • 重构文件系统

  • 统一的错误码

  • 网络协议栈

  • IPC