Sparrow操作系统的回顾与总结

Sparrow操作系统的回顾与总结

到今天为止，Sparrow操作系统的设计文档已经全部发布，代码也不准备继续更新了。在“自己写操作系统”这事儿完成之前，做一个总结。

一个真正的操作系统没有“完成”的时候，但是Sparrow操作系统作为一个“习作”和个人的项目却可以在合适的时候说“完成”，因为它目标明确。最初设计Sparrow系统的目的就是学习Linux内核最基本最核心的部分，现在这个目的达到了。而Sparrow系统上虽然还有很多事情可以做，但是继续投入大量的时间去改造和完善就又与初衷不符了，我认为现在是合适的时刻结束了。

回顾Sparrow

现在回头再看Sparrow，仍然有一些让自己觉得遗憾的地方：

1. 没有驱动层。Linux的发展在很大程度上得力于它优秀的驱动程序机制，这个机制让Linux能广泛地支持各种设备。驱动程序的开发和驱动机制的进化也是Linux内核最活跃的一部分。Sparrow没有实现这个强大的机制，因为Sparrow使用的设备非常少，跟体系结构相关的特殊设备大概只有串口UART一种，所以就没有把这一块做得太复杂，只是做了一层薄薄的封装。
2. 支持的芯片少。现在Sparrow只支持S3C6410这一种CPU。其实最开始的计划是最终支持S3C2410、S3C2440和S3C6410三种，以S3C6410开始，完成之后再加入另两种芯片。这个过程会涉及到一些抽象和封装，所以将会是练习代码重构的好机会。这个计划后来取消有两个原因：一是后来认识到这三种芯片其实大同小异，没有很多重构的挑战，练习的意义不大，而对于其它的非ARM芯片，又没有太大兴趣；二是在开发Sparrow的这几年里面，我已经系统地学习了设计模式和重构方面的知识，这个练习已经显得太小了。
3. 宏内核与微内核。现在的Sparrow是宏内核，但最初我想把Sparrow设计成为一个可以在宏/微架构之间切换的系统，通过配置来选择构建成宏内核还是微内核。微内核方面的学习准备参考Minix系统。这个想法即使到现在我也仍然觉得有点意思，但最终放弃是因为现在我有了一些Linux内核知识作基础，再去学习Minix的微内核会容易一些，不需要再用“照着写一个”的办法了（老实说，这个办法的效率不算高）。
4. 项目管理。我把Sparrow做为自己经营的一个项目，曾一度在开发的过程中实践过项目管理的技巧。我使用的方法是Scrum，自己以一个星期为Sprint，在开始的时候做plan，并且breakdown成一个个小的task，还自己在小白板上画过burndown曲线。不过问题在于参与项目的人只有我一个，即使没有这个流程我仍然可以把过程管理好，不会有冲突发生，这个流程也就流于形式，所以最终废弃了。如果我从一开始就拉上几个朋友一起做的话，故事可能会不同。

关于测试

除了那些令人遗憾的地方，也有一些心得，我想特别说一下关于测试的事。

Sparrow的单元测试比较充分，这是在一开始就决定的，其初衷是控制风险。内核技术是复杂的，多个“子系统”互相牵扯，而如果一些基础功能不稳定的话，在开发较高级的功能时出现问题就会很难解决。到那时我就得独自面对一团乱麻一样的问题，没有合作者，没有帮助，会浪费很多的时候，甚至让整个项目进展不下去。

为了避免这样的风险，我在每开发完一项功能之后就马上设计单元测试（使用cUnit框架），现在几乎所有与体系结构无关的代码都有单元测试来保证质量。

在Sparrow内核的各个子系统中，内存管理是最健全最稳定的一个。采用了页式存管，并划分出了用于系统启动期间使用的BootMem Allocator、实现Buddy算法的核心内存管理器Page Allocator以及高效的Slab Allocator这样三个层次。

存管系统也是Sparrow内核最复杂的一部分，对它的测试算得上“苛刻”：在内存分配器测试中有这样一个用例，它不断地以随机大小来申请内存，直到内存耗尽，再以随机的顺序来释放所有这些内存，然后查看内存的状态是不是复原。然后再来一次。。。

在测试中的确发现过一些藏得很深的问题，花了不少精力去debug。这样做是值得的，在后来的开发中，内存管理功能没有引起过任何麻烦，特别是在调试进程虚拟空间（栈和堆）的时候，可靠的内存管理让我得益不少。

关于文档

对于Sparrow的文档，我的期望是它能让读者对这个系统的设计“观其大略”，不必太深究细节，所以用了较多的图和较少的文字。如果您需要细节信息的话，不论文档怎么样你都还是会阅读源代码，而Sparrow的代码量并不大，很容易掌握，所以过细的文档在这里用处不大。

比如《[Sparrow OS 设计文档连载（十一）] Tracing》那一章最后的环形缓冲区原理图，如果您在一睥之下能了解到环形缓冲区是一个封闭的区域，打印信息在里面循环更新的话，就已经获取到最有价值的信息了，细节可以到需要的时候再去关心。

画图并不轻松，能让图示形象地表现出抽象的原理是很有挑战的。如果我的图片让您觉得不知所云的话，那完全是我的水平问题，请见谅。

Sparrow的后续维护

Sparrow的全部内容一直都稳定地托管在GitHub上面，它还将一直在那里：https://github.com/michael2012z/Sparrow

同时我还会把所有的东西在我的个人网站上保存一份：http://www.2ndmoon.net/Sparrow/

我在Github上面没有做任何权限方面的限制，也无所谓版权了，我非常愿意让它保存开放。如果您感兴趣，可以继续发展它。

写在最后

Sparrow即已完成，也就已经成为了过去，不应该为这一点成绩（其实算不得什么成绩）而沾沾自喜，如果再喋喋不休就更不好了。

Sparrow操作系统的事就说到这里，但我对内核技术的学习还将继续。

谢谢您的关注。