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

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

2. ./debug.sh
3. 启动 gdb，连接 1234 端口。
4. 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

• 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