MesaOS

Un sistema operativo de 64 bits escrito desde cero en Rust.

Kernel híbrido · Multitarea apropiativa · Shim de drivers Linux · Audio HD · Red TCP/IP

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🤖 Nota sobre el desarrollo: MesaOS es un experimento de arquitectura de sistemas diseñado y dirigido por crackanimador (estudiante de ESO).

Todo el código fuente ha sido generado mediante modelos de Lenguaje (IA) siguiendo mis especificaciones, mientras que el diseño de la arquitectura, la depuración de errores, las pruebas en hardware real y la integración del sistema son 100% trabajo humano.

🌟 ¿Qué es MesaOS?

MesaOS es un sistema operativo x86_64 escrito 100% desde cero en Rust. No es un Linux desde arriba ni un BSD modificado — es un kernel original con arquitectura híbrida que combina la seguridad de Rust con la compatibilidad de Linux vía un shim de más de 400 símbolos del kernel exportados.

¿Qué lo hace único?

• Shim de drivers Linux reales: exporta kmalloc, printk, pci_*, dma_* y 400+ símbolos para cargar controladores de Linux sin modificar
• Audio WAV streaming por HDA con resampleo en tiempo real y chunks de 512KB
• Stack de red completo (ARP/IPv4/ICMP/DHCP/DNS/Ethernet) sobre virtio-net y RTL8139
• Initrd permanente: los archivos inyectados en la ISO sobreviven al reinicio — persistencia sin disco
• Shell interactivo con 82 comandos, pipes, redirección, historial, autocompletado y editor de texto
• Compatibilidad binaria parcial con Linux: syscalls Linux, /proc, /sys, epoll, signalfd, eventfd, timerfd

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🚀 Características

🧠 Kernel y Sistema

Característica	Descripción
Kernel híbrido	Monolítico con espacio de usuario en Ring 3
Multitarea apropiativa	Round-robin con 5 estados, sleep queue, zombies
Syscalls nativas	SYSCALL/SYSRET con validación SMAP/SMEP software
Linux compat	~350 syscalls reconocidas, 60+ implementadas
Shim de drivers	400+ símbolos del kernel Linux exportados
ACPI	RSDP, MADT, AML interpreter vía crate aml
Multiprocesamiento	Detección SMP (pendiente scheduler multicore)
Seguridad	ASLR, stack canary, rate-limiting, password hashing

🎮 Drivers

Driver	Descripción	Estado
HDA Audio	48kHz/16-bit/estéreo, CORB/RIRB, DMA streaming, codec routing	✅
Virtio-Net	MMIO, colas Rx/Tx, para QEMU	✅
RTL8139	Ethernet 10/100, PIO, IRQ	✅
PS/2 Keyboard	Scan codes, layouts ES/US	✅
RTC (CMOS)	Reloj en tiempo real, timezone	✅
Batería	ACPI _BST/_BIF + EC fallback, cycle count, SOH	✅
PC Speaker	Tonos, beep, TTS experimental	✅
Framebuffer	Consola, Rose Pine, renderizado HTML	✅
UEFI NVRAM	Read/write/list variables runtime services	✅
NVMe	Código completo (desactivado por seguridad)	⏸️
xHCI (USB 3.0)	Init y port scanning (drivers en construccion, pero la base ya hecha)	✅
ATA/IDE	Código completo (desactivado por seguridad)	⏸️

🌐 Red

Protocolo	Estado
Ethernet — Frame parsing/creation	✅
ARP — Caché, requests, replies	✅
IPv4 — Enrutamiento, fragmentación	✅
ICMP — Echo (ping)	✅
TCP — Parseo de headers	🚧
UDP	🚧
DHCP — Cliente	✅
DNS — Resolución	✅
RNDIS — USB tethering (Por ahora, solo iniciacion NCP)	🚧

📂 Sistema de Archivos

Componente	Estado
VFS abstracto con File/Directory/Symlink/Device	✅
RamFS — Árbol en memoria	✅
Initrd — Archivos embebidos en ISO (persistente)	✅
Particiones — MBR/GPT parseadas	✅
write/read/mkdir/rmdir/rename/chown/link/symlink	✅

🎵 Audio Player

Característica	Estado
WAV PCM 8/16/24/32 bits, mono/estéreo	✅
Resampleo lineal por chunks (evita OOM)	✅
Streaming DMA con chunks de 512KB (~2.7s)	✅
MP3 — Metadatos (duración, bitrate, sample rate)	✅
Comandos: play, audio-info, audio-list	✅

🖥️ Shell (82 comandos)

Comando	Función
play f.wav	Reproduce audio WAV
hda test / hda vol 80	Test / volumen HDA
battery-report	Reporte completo de batería
nano	Editor de texto
neofetch	Información del sistema
ping 10.0.2.2	ICMP echo
dhcp	Configuración de red
bios-analyze	Escaneo de BIOS
nvram list/read/write/del	Gestión UEFI NVRAM
su, passwd, useradd, userdel	Multiusuario
exec f.elf	Ejecutar ELF en Ring 3
ps, kill, top	Gestión de procesos
`	, >, >>`

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🔋 Battery Report

Inspirado en upower -i de Linux. Dos fuentes de datos en cascada:

1. ACPI AML (preferido): evalúa _BST/_BIF/_BTP
2. EC directo (fallback): registros estándar 0xD0/0xD8

╔══════════════════════════════════════════════════════════════╗
║              MESA OS  -  B A T T E R Y   R E P O R T         ║
╚══════════════════════════════════════════════════════════════╝

  state                    discharging
  percentage               72%
  energy-full-design       45000 mWh
  energy-now               30600 mWh
  time-to-empty            2:27:33
  capacity (SOH)           94%
  cycle-count              124
  source                   AML (ACPI _BST/_BIF)

battery-report        # Reporte completo
battery-report -w     # Modo monitor (refresca cada 2s)
battery-report -b     # Brief (una línea)
battery-report -v     # Verbose (OEM info, warnings)

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📦 Initrd Persistente

Los archivos que inyectes en la ISO se quedan para siempre. No se pierden al reiniciar porque van embebidos en el kernel dentro de la ISO.

# Inyectar archivos y reconstruir en un solo paso
./tools/inject_build.sh mis_datos/

# O por separado
./tools/inject_to_iso.sh archivo.wav config.conf
./build.sh build

# Restaurar ISO limpia (sin archivos)
./build.sh restore

Los archivos aparecen en /inyect/ dentro del OS.

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🧱 Arquitectura

┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    RING 3 (USUARIO)                       │
│  Procesos ELF · Shell · Pipes · Syscalls Linux/MesaOS    │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    RING 0 (KERNEL)                        │
│                                                          │
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌────────────────┐ │
│  │  Scheduler   │  │   Memoria    │  │  Linux Shim    │ │
│  │  Round-Robin │  │  PMM/VMM     │  │  400+ símbolos │ │
│  │  Sleep Queue │  │  Heap/HHDM   │  │  workqueues    │ │
│  │  Zombies     │  │  Paginación  │  │  timers        │ │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └────────────────┘ │
│                                                          │
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌────────────────┐ │
│  │   Drivers    │  │   Red        │  │  Filesystem    │ │
│  │  HDA Audio   │  │  ARP/IPv4    │  │  VFS · RamFS   │ │
│  │  RTL8139     │  │  ICMP/DHCP   │  │  Initrd · MBR  │ │
│  │  Virtio-Net  │  │  DNS/TCP     │  │  GPT           │ │
│  │  xHCI/NVMe   │  │  Ethernet    │  │                │ │
│  │  Keyboard    │  │              │  │                │ │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └────────────────┘ │
│                                                          │
│  ┌──────────────────────────────────────────────────────┐│
│  │  x86_64: GDT · IDT · APIC/PIC · SYSCALL/SYSRET · TSS││
│  └──────────────────────────────────────────────────────┘│
└──────────────────────────────────────────────────────────┘

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⚙️ Compilación

Requisitos

rustup toolchain install nightly
rustup default nightly
sudo apt install xorriso qemu-system-x86_64 git make gcc

Build

chmod +x build.sh

./build.sh build           # Compilar kernel + ISO

Ejecutar en QEMU

./build.sh run             # Virtio-net (recomendado)
./build.sh run-nvme        # Con NVMe simulado
./build.sh run-usb         # Con xHCI USB
./build.sh run-wifi        # Con display gráfico

Variables de entorno

NO_INJECT=1 ./build.sh build    # Compilar sin inyección
ARCH=aarch64 ./build.sh build   # ARM64 (experimental)

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🗺️ Roadmap

• v0.1 — Kernel base, memoria, scheduler, shell básico
• v0.2 — HDA Audio, WAV streaming, red (ARP/IP/DHCP)
• v0.3 — Initrd persistente, battery report, UEFI NVRAM
• v0.4 — Linux shim, 350 syscalls, Ring 3, ELF loader, editor nano
• [/] v0.5 — xHCI funcional (control transfers reales), USB storage
• v0.6 — TCP state machine (conexiones reales)
• v0.7 — SMP (scheduler multicore)
• v0.8 — Servidor web HTTP embebido
• v0.9 — Decodificador MP3 (Huffman + MDCT)
• v1.0 — WiFi RTL8822CE

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🧪 Hardware probado

Plataforma	Funciona
QEMU (KVM/TCG)	✅ Completo
HP 15s-eq2xxx	✅ Audio, batería, red, NVMe
UEFI (Limine)	✅
BIOS (GRUB)	✅

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🕐 Experimento xclock en Rust

El workspace independiente de experiments/ incluye un reloj analógico ASCII escrito en Rust no_std. Se carga como un ELF aislado en Ring 3, sin acceso directo al framebuffer ni privilegios de kernel. Syscalls pequeños y de alcance limitado proporcionan la hora RTC, el borrado/color de la consola y una señal Ctrl+C enclavada. El shell del kernel espera mientras un hijo de exec está en primer plano, evitando carreras de teclado/pantalla; Ctrl+C termina xclock y restaura el prompt.

El lanzador QEMU seguro usa intencionalmente una sola CPU virtual porque el scheduler SMP de MesaOS todavía no es fiable con el shell del kernel y cargas Ring 3 concurrentes.

Consulta experiments/cmd/xclock/README.md para compilarlo, instalarlo y ejecutarlo.

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⚠️ Aviso

El driver NVMe sobrescribe el Sector 0 (tabla de particiones) durante la inicialización.
No ejecutes en hardware con datos importantes si llega a descomentar el driver NVMe. Usa QEMU o un disco de pruebas.

Ademas, La version de Qemu puede tener errores por culpa del SMP, pero en si todas las funciones van como deben ir.

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👤 Creador

Crackanimad0r / Crackanimador ⛩️

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Hecho con ☕, 🦀 y mucha paciencia.