摘要：《Operating System in 1000 Lines》是一个开源项目，旨在通过简洁明了的代码实现一个简化的操作系统内核。说明文档链接：
《Operating System in 1000 Lines》是一个开源项目，旨在通过简洁明了的代码实现一个简化的操作系统内核。说明文档链接：
源码托管在Github:
在本书中，我们将实现以下主要功能：
多任务处理（Multitasking）：在进程间切换以允许多个应用程序共享 CPU。异常处理器（Exception handler）：处理需要操作系统干预的事件，如非法指令。分页（Paging）：为每个应用程序提供独立的内存地址空间。系统调用（System calls）：允许应用程序调用内核功能。设备驱动（Device drivers）：抽象硬件功能，如磁盘读写。文件系统（File system）：管理磁盘上的文件。命令行 Shell：供人类使用的用户界面。未实现的功能本书中不会实现以下主要功能：
中断处理（Interrupt handling）：相反，我们将使用轮询方法（定期检查设备上的新数据），也称为忙等待。定时器处理（Timer processing）：不实现抢占式多任务。我们将使用协作式多任务，即每个进程自愿让出 CPU。进程间通信（Inter-process communication）：不实现管道、UNIX domain socket 和共享内存等功能。多处理器支持：仅支持单处理器。源代码结构我们将从零开始逐步构建，最终的目录结构如下：
├── disk/ - 文件系统内容├── common.c - 内核/用户共用库：printf、memset 等
├── common.h - 内核/用户共用库：结构体和常量的定义
├── kernel.c - 内核：进程管理、系统调用、设备驱动、文件系统
├── kernel.h - 内核：结构体和常量的定义
├── kernel.ld - 内核：链接器脚本（内存布局定义）
├── shell.c - 命令行 shell
├── user.c - 用户库：系统调用函数
├── user.h - 用户库：结构体和常量的定义
├── user.ld - 用户：链接器脚本（内存布局定义）
└── run.sh - 构建脚本
以下是对其中一些关键技术细节的总结：
1. 启动过程
• Bootloader：使用汇编语言编写，负责初始化硬件、设置中断向量表、加载内核到内存并跳转到内核入口点。
• 内核入口：内核的起始代码，通常用C语言编写，进行基本的初始化，如堆栈设置、内存管理等。
2. 内存管理
• 物理内存管理：实现页表、页目录等结构，支持基本的内存映射和保护机制。
• 虚拟内存管理：提供地址转换、内存分配与回收等功能，可能包括简单的堆管理或内存池。
• 内存映射：将文件或设备映射到虚拟内存地址空间，实现文件I/O和设备访问的简化。
3. 中断与异常处理
• 中断描述符表（IDT）：设置中断处理程序，处理硬件中断和软件中断。
• 异常处理：处理CPU异常，如除零错误、无效指令等。
• 任务调度：利用中断或定时器实现任务的切换和调度。
4. 进程与线程管理
• 进程控制块（PCB）：存储进程状态信息，如寄存器、内存映射等。
• 线程管理：在单内核或多内核架构下实现线程创建、终止、同步和通信。
• 调度算法：实现简单的调度策略，如轮转调度、优先级调度等。
5. 文件系统
• 超级块：存储文件系统的元数据，如块大小、空闲块列表等。
• 索引节点（Inode）：存储文件的属性，如权限、大小、位置等。
• 目录结构：实现目录项的存储和检索，支持层级目录结构。
6. 设备驱动
• 字符设备：如键盘、显示器等，实现基本的I/O操作。
• 块设备：如硬盘，实现块级I/O操作和缓存管理。
• 中断驱动：利用中断机制实现设备的异步I/O操作。
7. 网络协议栈
• 数据链路层：实现以太网帧的封装和解封装。
• 网络层：实现IP协议，包括路由选择和分片重组。
• 传输层：实现TCP/UDP协议，提供可靠的或不可靠的数据传输服务。
8. 系统调用接口
• 用户态与内核态切换：通过软中断或系统调用指令实现用户态与内核态的切换。
• 系统调用实现：提供基本的系统调用接口，如文件操作、进程控制、内存分配等。
请注意，由于《Operating System in 1000 Lines》是一个简化的操作系统内核实现，它可能不包含某些复杂功能或优化措施。上述技术细节提供了一个大致的框架，具体实现可能因项目版本和作者的设计选择而有所不同。暑假来了，终于有时间写一个自己的python游戏了
来源：阿尔科技Daily
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