Триалогия, операционная система с нуля
Это не руководство и не спецификация. Это история операционной системы, которую я пишу сам, кусок за куском, слой за слоем, и попытка рассказать её так, как я рассказал бы любопытному человеку за столом.
Что это такое
Триалогия, это собственное ядро для 32-битного x86, собранное вручную. Оно стартует через свой загрузчик BIOS, переключается в защищённый режим, настраивает память и страничную трансляцию, и оттуда поднимает всё само: многозадачность со своим планировщиком, прерывания через IOAPIC и LAPIC, кучу, драйверы устройств для дисков и сети, собственную файловую систему рядом с FAT и EXT, и оконный менеджер, который работает как сервис в userspace. Программы говорят с ядром через интерфейс, в духе io_ring.
Это живая система, не законченная. На одном ядре она работает стабильно, на двух пока не надёжно. Что-то прочно, что-то лишь каркас, и в каждой статье я честно говорю, что есть что. Попробовать её можно в QEMU или VirtualBox.
Зачем вообще
Потому что это самое поучительное, что я знаю. Проектов ОС бессчётно, от учебных игрушек до боевых систем, а мой, это хобби и учебный проект с намеренно развязанными руками: никаких стандартов Linux, никаких чужих предписаний, лишь радость самому принимать каждое решение и понимать, почему оно выходит именно таким. Длинная версия этой мотивации, в самой первой статье.
Статьи
Здесь собраны темы по которым будут написаны отдельные статьи. То чего у меня в системе пока не реализовано, нет в этом списке.
Начало
1. Почему я пишу собственную операционную систему
Архитектура и загрузка
4. Мост между ядром и пользователем
5. Общение между приложением и оконным менеджером
Память
7. Управление памятью и страничная память в ядре
8. Аллокатор кучи (kmalloc / kfree)
9. Отображение MMIO: говорить с железом как с памятью
Многозадачность и планирование
11. Многозадачность: много программ, один CPU
12. Планировщик: кто пойдёт следующим
Прерывания и синхронизация
13. Прерывания: IDT, IOAPIC и LAPIC
14. Синхронизация: spinlock и sleeping-mutex
15. Ещё о синхронизации: wait-очередь, семафор и event
Башня файловой системы
16. Файловые системы: от open() до диска (обзор)
17. Система виртуальных устройств (VDS)
18. Виртуальная файловая система (VFS)
19. Абстрактный слой ФС
20. Разделы: MBR и GPT
21. Слой Storage
22. IDE: обращение к диску через порты
23. AHCI: SATA через DMA
24. Конкретные файловые системы
Центральные интерфейсы ядра
25. IPC между процессами: каналы, разделяемая память и сигналы
26. Загрузчик ELF: как из файла получается работающая программа
27. Подписанные программы: подписи ELF через ECDSA и SHA-256
Обнаружение и управление устройствами
28. Шина PCI: как находят устройства, config space, BAR
29. ACPI и MADT: LAPIC, IOAPIC и таблицы прошивки
30. UDM, универсальное управление устройствами: сопоставление драйверов, hotplug, эвристика
31. Device manifest: как помнить железо в файле TOML
Userspace и инструменты
32. ULES, Userspace Lazy (deferred) Event System: события ядра для программ
33. Оконный менеджер изнутри: компоновщик, поверхности и z-order
34. Библиотеки userspace: libc, libgfx, libterm и стартовый кусок crt1
35. Две оболочки: консоль ядра против trish, то же имя и другой код
36. Встроенные команды ядра: dmesg, taskstats, cpuload, vgainfo, netstat
37. Программы кольца 3: оконные приложения, инструменты оболочки и как они стартуют
Сеть
38. Сетевые карты: E1000, Realtek, PCnet, кольца дескрипторов и DMA
39. KNP: мост zero-copy между ядром и сетевым стеком
40. Стек TCP/IP в ring 3: Ethernet, ARP, IP, ICMP, TCP и UDP
41. DHCP и DNS: откуда система берёт свои адреса
42. NetworkManager и сокеты: как программы пользуются сетью
Строительные блоки и драйверы
43. Последовательный порт: простейшее устройство и важнейшее при отладке
44. Драйверы дисплея: VGA, VESA и VMware SVGA II под одним HAL
45. Ввод PS/2: scancodes, раскладки и пакет мыши
46. Дата и время: часы, что никогда не спят
47. Таймеры: от выключенного PIT до точного сердцебиения
48. SMP: оживить несколько ядер
49. Stdlib: собственный маленький набор инструментов
50. Логирование: как сообщения идут сквозь систему
51. Парсер TOML: как система читает свои настройки
52. Форматы изображений: как система распаковывает картинки
53. Текстовые форматы: один байт для каждого языка мир
*Система не стоит на месте, поэтому тексты со временем могут расходиться с фактическим состоянием.