基于mykernel 2.0编写一个操作系统内核

一、    按照https://github.com/mengning/mykernel 的说明配置mykernel 2.0，熟悉Linux内核的编译

1. 首先下载补丁包和linux内核代码，这里补丁包已经提前下好了，由于linux内核代码比较大，所以安装一个多线程下载工具axel

2. 把内核解压xz -d linux-5.4.34.tar.xz后为.tar文件、解压tar -xvf linux-5.4.34.tar后是文件夹

3. 进入linux内核5.4.34，给内核打补丁，修改了前5个文件，添加了后4文件，mymain.c模拟程序入口，myinterrupt.c模拟时钟中断
4. 在编译之前安装一些编译工具

　　　　

 

5.安装QEMU模拟器模拟×86的环境

 

             

 

　　6.安装一些配置和编译过程需要用到的第三方库，由于无法定位flex，故对其单独安装

       

 

 

　   　

 

 

　　7.  配置内核

　　   

　　8.编译内核

 

 

 

  　　   

 

 　　   

　　9.运行mykernel，my_start_kernel程序执行入口，my_time_handler时钟处理程序。

　　  

 

 二、    基于mykernel 2.0编写一个操作系统内核，参照https://github.com/mengning/mykernel 提供的范例代码

　　1.  首先在mykernel目录下增加一个mypcb.h头文件，用来定义进程控制块，也就是进程结构体的定义。主要有进程号、进程状态、分配存储区、保存进程的现场、进程入口等。

　　  

 

 　　2.  对mymain,c进行修改，创建进程，0号进程是手工创建的，启动0号进程需要一些汇编代码。

　　  

 

 　　3.再在mymain.c中添加my_process函数，用来作为进程的代码模拟一个进程，这里采用进程运行完一个时间片主动让出CPU的方式。

　　  

 

 　　4.  在时钟中断处理过程中记录时间片，修改myinterrupt.c的my_timer_handler来记录时间片。

　　  

 

 　　5.在myinterrupt.c中添加进程切换的代码my_schedule(void),调度策略就是简单的排队等待调度，next = my_current_task->next就是进程调度，调度下一个进程。进程切换是那一段汇编代码。

 

　　  

 

 　　6.经过以上操作，我们就完成了最精简的操作系统内核，重新编译运行内核后，效果如下图所示。

　　  

 

三、简要分析操作系统内核核心功能及运行工作机制

操作系统内核核心功能主要包括以下几个方面。

1) 时钟管理

时钟的第一功能是计时，操作系统需要通过时钟管理，向用户提供标准的系统时间。另外，通过时钟中断的管理，可以实现进程的切换。

2) 中断机制
中断机制中，只有一小部分功能属于内核，负责保护和恢复中断现场的信息，转移控制权到相关的处理程序。这样可以减少中断的处理时间，提高系统的并行处理能力。

3) 进程管理

进程状态管理、进程调度和分派、创建与撤销进程控制块等。

4) 存储器管理

存储器的空间分配和回收、内存信息保护程序、代码对换程序等。

5）设备管理

缓冲区管理、设备分配和回收等。

 

运行工作机制：操作系统的进程在执⾏过程中，当时间⽚⽤完需要进⾏进程切换时，需要先保存当前的进程上下⽂环境，下次进程被调度执⾏时，需要恢复进程上下⽂环境。我们通过Linux内核代码模拟 了⼀个具有时钟中断和C代码执⾏环境的硬件平台，mymain.c中的代码在不停地执⾏。同时有⼀个中断处理程序的上下⽂环境，周期性地产⽣的时钟中断信号，能够触发myinterrupt.c中的代码，产生进程切换。