Escribir un clon de Unix en aproximadamente un mes

 (drewdevault.com)
3 puntos por GN⁺ 2024-05-25 | 1 comentarios | Compartir por WhatsApp

Nuevo proyecto de programación: Bunnix

Contexto del proyecto

  • Recientemente, para alejarme un poco del "trabajo de verdad", empecé un nuevo proyecto de programación de bajo riesgo y puramente para el tiempo libre.
  • A partir del 21 de abril, decidí ver cuánto podía construir de un sistema operativo tipo Unix para el objetivo x86_64 en aproximadamente un mes.
  • El resultado es un sistema operativo llamado Bunnix.
  • En total, invertí tiempo en este proyecto durante 27 días.

Demo de Bunnix

  • Se ofrece un archivo ISO de Bunnix 0.0.0.
  • Se puede arrancar con QEMU: 
    qemu-system-x86_64 -cdrom bunnix.iso -display sdl -serial stdio
  • También se puede grabar la ISO en una memoria USB y arrancarla en hardware real.
  • Es muy probable que funcione en la mayoría de los dispositivos AMD64.
  • Limitación: como no hay soporte para USB, se necesita un teclado PS/2.

Componentes de Bunnix

  • El kernel de Bunnix está escrito principalmente en Hare e incluye algunos componentes en C (lwext4, libvterm).
  • Controladores compatibles:
    • PCI (legacy)
    • dispositivos de bloque AHCI
    • tablas de partición GPT y MBR
    • teclado PS/2
    • puerto serial de plataforma
    • reloj CMOS
    • framebuffer (configurado por el bootloader)
    • sistemas de archivos ext4 y memfs
  • Funciones del kernel compatibles:
    • sistema de archivos virtual
    • varios dispositivos en /dev
    • emulador de terminal y soporte para termios
    • unas 40 llamadas al sistema (por ejemplo, clock_gettime, poll, openat, fork, exec, etc.)
  • Bunnix es un sistema de un solo usuario y actualmente no aplica modos de archivo ni propiedad al estilo Unix.

Bootloader

  • Incluye dos bootloaders:
    • Arranque legacy: escrito en Hare.
    • Arranque EFI: escrito en C.
  • Carga el kernel como archivo ELF y, si hace falta, también carga initramfs.

Software en espacio de usuario

  • Está compuesto principalmente por software de terceros:
    • Colossal Cave Adventure (advent)
    • dash (/bin/sh)
    • Doom
    • gzip
    • less (paginador)
    • lok (/bin/awk)
    • lolcat
    • mandoc (man pages)
    • sbase (core utils)
    • tcc (compilador de C)
    • Vim 5.7
  • La libc se deriva de musl libc y fue modificada para ajustarse a las necesidades de Bunnix.

Proceso de desarrollo de Bunnix

  • Documenté el proceso de desarrollo en Mastodon.
  • Parte del código de Bunnix proviene de Helios, un proyecto anterior.
  • Las partes más difíciles fueron el soporte de ext4 y la integración de terminales virtuales.
  • Implementar el scheduler y el manejo de señales también fue un reto.
  • Portar software de terceros fue relativamente fácil gracias a la base de musl libc.

Lo que aprendí

  • Aprendí mucho sobre sistemas de archivos.
  • Mi enfoque para los controladores se volvió más simple.
  • Llegué a entender la complejidad del manejo de señales.
  • Confirmé que un asignador basado en bitmap es efectivo en la gestión de memoria.
  • Me di cuenta de que un kernel monolítico es mucho más sencillo de implementar que un microkernel.

Planes a futuro

  • Bunnix fue un proyecto para el tiempo libre y por ahora no planeo dedicarle más tiempo.
  • Más adelante volveré al proyecto Helios y aplicaré muchas de las lecciones aprendidas.
  • Prioridades de mejora para Bunnix:
    • caché del sistema de archivos
    • corrección de bugs en ext4
    • procfs y top
    • archivos mmap
    • más señales (por ejemplo, SIGSEGV)
    • soporte multiusuario
    • dispositivos de bloque NVMe
    • dispositivos de bloque IDE
    • soporte para ATAPI e ISO 9660
    • soporte para Intel HD Audio
    • stack de red
    • toolchain de Hare en el sistema base
    • self-hosting

Opinión de GN⁺

  • Valor de Bunnix: Bunnix es un buen ejemplo de kernel hacking con el lenguaje Hare, y puede resultar interesante para desarrolladores que quieran aprender nuevas tecnologías y lenguajes.
  • Diseño de sistemas de archivos: el diseño de sistemas de archivos es una parte importante del desarrollo de sistemas operativos, y Bunnix permite aprender mucho sobre ello.
  • Monolítico vs. microkernel: es un buen caso para comparar las ventajas y desventajas de los kernels monolíticos y los microkernels, y ofrece una comprensión más profunda del diseño de sistemas operativos.
  • Participación de la comunidad: Bunnix es un proyecto de código abierto y tiene potencial para seguir mejorando mediante la participación y las contribuciones de la comunidad.
  • Mejoras futuras: las mejoras planeadas para Bunnix ofrecen buenas oportunidades de aprendizaje para quienes estén interesados en el desarrollo de sistemas operativos.

Lecturas relacionadas

1 comentarios

 
GN⁺ 2024-05-25
Opiniones en Hacker News

Resumen de comentarios de Hacker News

  • This is really cool. Reminds me of the original Unix was invented in a couple weeks while Ritchie's family went on vacation to CA to visit his in-laws.

    • Es un proyecto muy genial que recuerda a cómo el Unix original fue inventado en un par de semanas.

  • I also finally learned how signals work from top to bottom, and boy is it ugly. I’ve always felt that this was one of the weakest points in the design of Unix and this project did nothing to disabuse me of that notion.

    • Finalmente aprendió cómo funcionan las señales de principio a fin, y vaya que es feo. Siempre ha sentido que este era uno de los puntos más débiles del diseño de Unix, y este proyecto no hizo nada para quitarle esa idea.

  • Impressive, super cool, and inspiring!

    • Impresionante, muy genial e inspirador.

  • Example of “creating something impressive in X days” requires a lot of experience and talent that is built over years.

    • Crear algo impresionante en X días requiere mucha experiencia y talento acumulados durante años.

  • It was really cool watching the ~daily updates on this on Mastodon - seeing how someone so skilled gradually pieces together a complex piece of software.

    • Fue realmente genial ver las actualizaciones casi diarias sobre esto en Mastodon; ver cómo alguien tan hábil va armando poco a poco una pieza de software compleja.

  • From "Linux System Call Table – Chromiumos"

    • Comparte material sobre la tabla de llamadas al sistema de Linux.

  • Code is here: Git Repository

  • Hare looks like an interesting language. Though this limitation will limit its adoption in this multicore age I think:

    • Hare parece un lenguaje interesante. Pero creo que esta limitación restringirá su adopción en esta era multinúcleo.

  • Very cool. Most of these Unix clones are usually written in C. This one is written in a new programming language.

    • Muy genial. La mayoría de estos clones de Unix suelen escribirse en C. Este está escrito en un lenguaje de programación nuevo.

  • Quite cool, by making use of Hare instead.

    • Muy genial que use Hare en su lugar.

  • Waiting for an OS that treats GPU(s) as a first class citizen ...

    • Está esperando un sistema operativo que trate a las GPU como ciudadanos de primera clase...