Comix 改造

[miiyakumo]

愿景

预期使用约一个月时间，将 Comix 重构为一个 build-time composable kernel。

核心目标：

像构建应用一样构建内核。

当前版本重点不是完整生态系统，
而是验证：

• subsystem 是否可以独立实现
• subsystem 是否可以在构建期自由替换
• 不同组件组合是否可以生成不同 kernel binary

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核心能力

1. 可组合内核

内核由：

• 不可替换的 Core
• 可自由替换的 Components

组成。

通过声明式配置组合 subsystem：

# kernel.toml

[scheduler]
impl = "cfs"

构建：

communix build

输出：

build/kernel.bin

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2. 明确的模块边界

模块之间仅允许通过 subsystem interface 通信。

仅在 subsystem boundary 使用 trait：

pub trait Scheduler {
    fn enqueue(&mut self, task: TaskId);
    fn pick_next(&mut self) -> Option<TaskId>;
}

Core 内部保持 concrete implementation，
避免过度抽象化。

当前阶段暂不处理：

• ABI stability
• backward compatibility

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3. 可替换 subsystem

当前重点验证 scheduler replacement。

计划实现：

• RR scheduler
• CFS scheduler

通过修改：

[scheduler]
impl = "rr"

或：

[scheduler]
impl = "cfs"

构建不同行为的 kernel。

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实施计划

0期计划：架构清理

目标：

为 subsystem 解耦与组件化建立基础。

重点：

• 清理 abstraction leak
• 降低历史耦合
• 整理核心运行时结构

任务：

• 锁重构
• 锁与调度接口整理
• console abstraction
• 启动流程重构
• 大文件代码拆分
• 清理直接硬件访问
• 消除跨模块状态访问
• 更多其他问题，TODO

例如：

• 避免直接操作 sum 寄存器位
• 避免跨模块直接访问内部状态

当前阶段不引入新架构，
优先完成结构整理。

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1期计划：组件化重构

1. 模块解耦

限制 subsystem 间直接依赖。

建立明确 subsystem boundary。

避免：

• scheduler 直接操作 memory
• memory 直接依赖 driver
• 跨模块内部状态访问

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2. trait interface

仅在 subsystem boundary 使用 trait 定义接口。

例如：

• scheduler interface
• memory interface
• filesystem interface

避免全系统 trait 化。

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3. crate split

将 subsystem 拆分为独立 crate：

components/
    scheduler-rr/
    scheduler-cfs/

为 build-time component selection 做准备。

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2期计划：声明式构建系统

1. kernel.toml

定义 subsystem configuration format。

例如：

[scheduler]
impl = "cfs"

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2. 构建解析器

由配置自动：

• 解析 subsystem
• 选择 crate
• 生成 build config
• 链接 kernel
• 输出 kernel binary

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3. profile system（可选）

支持 profile-based kernel build。

例如：

communix build --profile server

不同 profile 组合不同 subsystem。

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3期计划（可选）

当前版本重点是：

architecture feasibility validation

以下问题暂不解决：

• ABI stability
• backward compatibility
• dynamic loading
• capability isolation
• runtime extensibility

未来可能研究：

• interface versioning
• compatibility strategy
• runtime extension system
• driver abstraction

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当前设计原则

Minimal Core

Core 仅提供最小运行时机制。

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Build-time Composition

所有 subsystem 在构建期静态组合。

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Explicit Boundary

模块之间只能通过 interface interaction。

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Replaceable Subsystem

Subsystem 必须能够独立实现与替换。

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最终目标

最终需要验证：

subsystem
can be independently implemented
AND
selected at build time
AND
linked into a functional kernel

如果这一点成立，
则说明：

内核可以被重新组织为一种 package-oriented architecture。