前言：

相信每個自學操作系統的同學，大致學習路線都離不開 HIT-OS、MIT-6.S081、MIT-6.824、MIT-6.828等經典的公開課。但學習完這些經典公開課并完成相應的Lab，很多同學腦海中對于操作系統的知識其實都是零散的，讓你從頭開始編寫一個操作系統，我相信大部分人還是無從下手。因為Lab只是修改相應的核心模塊，對于整體系統的組織、模塊間的處理等細節，往往沒有人去關注，也就是說我們還需要進一步把這些概念串起來、鞏固起來。那么，我相信大部分人都有過一個想法：“我能不能自己寫一個操作系統”，這可能是大部分操作系統開發人員的夢想吧。

因此！本項目將展示如何從零開始使用 ANSI C 編寫出一個基于 64 位 RISC-V 架構的操作系統——Jokerix，該系統支持在內核上運行用戶態（User/Application mode）的終端，并輸入命令執行其他程序。

源碼公開：Joker001014/Jokerix (github.com)

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目錄：

0 前置知識 【Create my OS】0 前置知識 | JokerDebug (joker001014.github.io)

    0.1 RISC-V硬件機制0.2 RISC-V 匯編0.3 SBI 規范0.4 GDB 調試0.5 Jokerix 體系結構0.6 實驗環境

1 最小內核 【Create my OS】1 最小內核 | JokerDebug (joker001014.github.io)

    1.1 內核入口點1.2 生成內核鏡像1.3 使用 QEMU 運行1.4 封裝 SBI接口

2 開啟中斷 【Create my OS】2 開啟中斷 | JokerDebug (joker001014.github.io)

    2.1 RISC-V 中斷機制2.2 觸發斷點2.3 中斷上下文2.4 開啟時鐘中斷

3 內存管理 【Create my OS】3 內存管理 | JokerDebug (joker001014.github.io)

    3.1 Buddy System3.2 動態內存分配3.3 內存按頁分配框架3.4 基于線段樹的頁幀分配

4 虛擬內存 【Create my OS】4 虛擬內存 | JokerDebug (joker001014.github.io)

    4.1 Sv39內核映射4.2 實現頁表4.3 內核重映射

5 內核線程 【Create my OS】5 內核線程 | JokerDebug (joker001014.github.io)

    5.1 線程切換5.2 構造線程結構5.3 從啟動線程到新線程

6 線程調度 【Create my OS】6 線程調度 | JokerDebug (joker001014.github.io)

    6.1 線程管理6.2 調度線程6.3 Round-Robin 調度算法6.4 調度測試

7 用戶線程 【Create my OS】7 用戶線程 | JokerDebug (joker001014.github.io)

    7.1 創建用戶程序7.2 實現系統調用7.3 進程內存空間7.4 創建用戶進程

8 文件系統 【Create my OS】8 文件系統 | JokerDebug (joker001014.github.io)

    8.1 SimpleFS8.2 打包鏡像8.3 內核文件驅動8.4 文件系統測試

9 實現終端 【Create my OS】9 實現終端 | JokerDebug (joker001014.github.io)

    9.1 鍵盤中斷9.2 條件變量與輸入緩沖9.3 echo 程序9.4 實現終端

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編寫代碼文件時間線：

步驟	功能	文件（斜體表示二次修改）
1	CPU自檢，跳轉到Bootloader	/
2	將內核代碼從磁盤加載到內存（Bootloader），由OpenSBI提供：把 CPU 從 M-Mode 切換到 S-Mode，并跳轉到一個固定的地址 0x80200000 處	/
3	編寫內核入口點：設置OS啟動棧，跳轉到main.c執行	kernel/entry.S kernel/main.c
4	將entry.S和main.c 編譯和鏈接生成ELF文件（需存放在0x80200000），進一步生成二進制鏡像文件	Makefile kernel/kernel.ld
5	QEMU加載鏡像文件，至此成功運行操作系統。	/
6	封裝SBI接口ecall；調用SBI接口實現 printf 功能	kernel/sbi.h kernel/printf.c
7	封裝CSR讀寫；初始化中斷處理程序入口，設置斷點中斷處理程序	kernel/riscv.h kernel/interrupt.c
8	保存和恢復中斷上下文信息	kernel/context.h kernel/interrupt.S
9	初始化開啟時鐘中斷，設置時鐘中斷處理程序	kernel/timer.c kernel/interrupt.c
10	基于二叉樹的動態內存分配，采用Buddy System Allocation算法	kernel/heap.c kernel/consts.h
11	基于線段樹的頁幀分配	kernel/memory.c
12	設置頁表，將內核運行在虛擬地址空間	kernel/kernel.ld kernel/entry.S
13	實現三級頁表，將內核各個段映射到頁表上	kernel/mapping.c
14	借助中斷恢復機制創建內核線程，及線程上下文切換	kernel/thread.c kernel/switch.S kernel/context.h
15	線程管理框架，創建調度線程	kernel/processor.c kernel/thread.c
16	實現Round-Robin線程調度算法	kernele/rrscheduler.c
17	實現系統調用	user/syscall.h
18	實現用戶態printf、動態內存分配、用戶程序入口點、用戶測試函數	user/io.c user/malloc.c user/entry.c user/ulib.h user/hello.c
19	編譯用戶程序并鏈接，將用戶程序合并到內核	user/Makefile user/linkUser.asm
20	處理用戶態系統調用	kernel/interrupt.c kernel/syscall.c
21	編譯的用戶程序為ELF文件，實現ELF文件加載和內存映射	kernel/elf.c kernel/mapping.c
22	創建用戶線程結構（創建用戶棧、創建內核棧、創建上下文）	kernel/thread.c kernel/mapping.c
23	打包生成文件系統鏡像fs.img，將文件系統內容合并到內核	mkfs/mksfs.c mkfs/simplefs.h kernel/linkFS.asm Makefile
24	從文件系統中找到 Inode，加載 ELF 文件數據到字節數組中	kernel/fs.c kernel/main.c kernel/thread.c
25	處理鍵盤中斷，實現條件變量，維護等待線程隊列	kernel/queue.c kernel/condition.c kernel/interrupt.c kernel/mapping.c kerne/processor.c
26	標準輸入緩沖區，維護緩存內容和條件變量	kernel/stdin.c