Vytvořte si vlastní UNIX-like OS!
Překlad jednoho z nejlepších tutoriálů pro začínající OS vývojáře od Jamese Molloye (www.jamesmolloy.co.uk [ http://www.jamesmolloy.co.uk ]).
Chtěl bych poděkovat Jamesi Molloyovi, který mi dovolil jeho tutoriál(y) přeložit. Tuším, že se tak stanou vůbec prvními svého druhu na českém Internetu.
Kontakt na autora:
- www.jamesmolloy.co.uk [ http://www.jamesmolloy.co.uk ] – autorův „internetový domov“, najdete zde jednak tutoriály v originálním anglickém podání, jednak „Jimix“ – jádro psané v C++
- james<at>jamesmolloy.co.uk – e-maily na tuto adresu pište prosím POUZE v angličtině
Cílem této řady tutoriálů je předvést, jak se programuje jedoduchý UNIX-like operační systém pro architekturu x86. Seriál je napsaný v C, často se však nevyhneme ani trošičce assembleru. Pokusím se vám nastínit řadu rozhodnutí, týkajících se jak návrhu, tak implementace, které budete muset učinit při tvorbě vlastního OS. Kvůli jednoduchosti naprogramujeme monolitický systém (ovladače se nahrávájí jako moduly jádra, což je alternativa k jejich nahrávání jako uživatelských programů).
I když se tento seriál zaměří především na praktickou stránku vývoje, v každém dílu samozřejmě naleznete i část teoretickou. Ještě jedna důležitá poznámka: jádro, které si vytvoříme, je pouze pokusné. Vím, že použité algoritmy často nejsou ty nejúčinější a nejoptimálnější. Při jejich výběru jsem dbal na jednoduchost, díky které byste jim mohli snadno porozumět. Mým úkolem je ukázat vám, jak máte myslet, a poskytnout vám solidní základ, na kterém můžete postavit svou práci. Naše jádro bude snadno rozšiřitelné – nebude tedy problém vložit nové, kvalitní, algoritmy. Pokud budete mít problém s teorií, existují spousty stránek, kde vám s potěšením pomohou (nejvíc otázek na OSDev fóru se týká implementace – „Moje funkce gets nefunguje! Pomoc!“ – hledání teoretické otázky by se tam dalo přirovnat k známému pořekadlu o jehle a kupce sena ;-)). Odkazy najdete na konci tohoto dílu.
Obsah seriálu
- nastavení prostředí [ http://programujte.com/index.php?akce=clanek&cl=2008030201-jamesm-s-kernel-development-tutorials-1-dil ]
- genesis
- obrazovka
- GDT a IDT
- IRQ a PIT
- paging
- heap
- VFS a initrd
- multitasking
- user mode
Příslušenství
Ke kompilaci a spuštění ukázkového kódu potřebujete pouze GCC, ld, NASM, a GNU Make. NASM je open-souce x86 assembler, používaný mnoha OS vývojáři.
Avšak nemá smysl pouze kompilovat kód, aniž byste ho pochopili. Musíte rozumět tomu, co děláte, a to vyžaduje velmi hluboké znalosti C, zejména pak co se týče ukazatelů. Také byste měli trošku rozumět assembleru (v seriálu je použita syntaxe Intel), což znamená i vědět, k čemu slouží registr EBP.
Zdroje
Existuje mnoho zdrojů, pokud víte, kam se podívat [ http://google.com ]. Především tyto by vám mohly připadat užitečné:
- RTFM! [ http://www.intel.com/products/processor/manuals/index.htm ] – manuály Intelu jsou přímo dar z nebes
- osdev.net wiki [ http://www.osdev.org/wiki ] a fórum [ http://www.osdev.org/forum ]
- Na osdever.net [ http://www.osdever.net/ ] naleznete mnoho skvělých tutoriálů a dokumentů, obzvláště pak Bran's kernel development tutorial [ http://www.osdever.net/bkerndev/index.php ], na kterém jsou založeny i některé z dřívějších zdrojáků tohoto seriálu. (Sám jsem s tímto tutoriálem začínal a kód byl tak kvalitní, že jsem ho nemusel měnit celé roky.)
- alt.os.development [ http://groups.google.co.uk/group/alt.os.development/topics ] – tam vám zodpoví mnoho z vašich "non-n00b" otázek. Ty ostatní radši pokládejte na osdever.net fóru.