如何为内核创建文本包装器？ [关闭]

Question

我研究了 osdev.org 网站上的内容并构建了一个编译器，启动了一个测试内核，但我想，如何为内核创建一个带有命令的原始文本 shell？也许有人可以用一个例子向我解释如何实现这一点。网站本身没有什么有趣的，当然有一篇文章，但对我来说没用。如果那样的话，我是初学者。

Answer 1

如何使用命令为内核创建原始文本外壳？

正确的做法是：

• 编写足够多的内核代码来管理各种资源（内存、IRQ、IO 端口、DMA 通道……）。这应该包括管理时间（调度程序），还应该包括某种进程间通信（以便调度程序可以被告知“不要给这个任务更多的 CPU 时间，直到/除非它从进程间接收数据沟通”）。

• 枚举设备，确定每个设备的资源，并为您找到的任何设备启动驱动程序。请注意，这是分层的。例如，如果您枚举 PCI 总线并找到连接到 PCI 总线的 2 个 USB 控制器并启动它们的设备驱动程序，那么您将需要枚举每个 USB 控制器以查找连接到 USB 总线的任何 USB 设备，并且可能会找到 3 个 USB 集线器，然后您需要枚举所有 3 个 USB 集线器以查看插入其中的内容。所有这些都应该由某种“设备管理器”来协调，它跟踪设备的分层树，以便（例如）如果设备被拔出或发送到省电状态（或者如果它的设备驱动程序崩溃），您可以通知依赖于该设备的驱动程序（例如，如果拔下 USB 集线器，您可以通知连接到该集线器的设备的所有驱动程序）。

• 编写键盘设备驱动程序。这些应该解码来自设备的数据（可能使用表和其他描述从文件系统加载的“键盘布局”的信息）并使用内核的进程间通信发送数据包（以便任何任务都可以说“不要给我任何 CPU 时间，直到我从键盘驱动程序接收到数据”）。这将涉及设计一种标准方式，使所有键盘驱动程序（以及所有模拟键盘的软件 - 例如，使用触摸屏的人的“屏幕键盘”等）将表现（例如，他们发送的数据包的格式等）；并且可能应该涉及为您的操作系统创建正式的“键盘设备驱动程序接口”规范来描述您设计的任何内容（除了为“键盘布局文件”设计文件格式）。

• 编写视频设备驱动程序。这还将包括为您的操作系统设计合适的视频驱动程序接口（并应包括编写描述它的正式规范）。然而;视频很复杂，您可以通过仅设计视频驱动程序接口的一部分并将其余部分（视频模式设置、3D、GPGPU 等）留到以后进行作弊。这同样适用于视频驱动程序本身 - 您将希望从“通用原始帧缓冲区驱动程序”（仅使用由引导加载程序配置的帧缓冲区）开始，并且可能不会为特定视频卡编写实际驱动程序。

• （可选）编写某种上层来控制每组用户输入/输出设备的主要任务。这允许用户拥有多个虚拟控制台并在它们之间切换（例如，可能使用“control+alt+F1”到“control+alt+F12”），可能允许一些虚拟控制台与终端相关联，而其他虚拟控制台与终端相关联不同的图形用户界面。它还可以轻松支持“多座位”（例如，如果有 2 个键盘和 2 个显示器，那么您可以拥有 2 个完全独立的用户，每个用户拥有一个键盘和一个显示器）。

• 使用简单的主循环创建一个任务，该循环使用进程间通信（“不要给我更多的 CPU 时间，直到/除非我从键盘接收到数据”）并处理它接收到的数据以建立当前命令字符串，然后（如果/当用户按下回车键）解析命令字符串并执行命令所说的任何操作。请注意，如果您走到这一步，很可能会做一些额外的工作来支持用户空间，并使其成为正常进程而不是内核任务。

错误的方式是：

• 没有支持设备驱动程序和其他代码必须依赖的部分/大部分内容的内核

• 不要进行任何类型的设备枚举。相反，请对存在哪些设备以及它们使用哪些资源做出疯狂的假设。

• 不要考虑设备驱动程序接口。只需将任何看起来方便的东西放在一起（并在更改任何设备驱动程序时不断破坏一切）。

• 不要使用任务（或进程间通信）。相反，将“shell”构建到键盘驱动程序的 IRQ 处理程序中，以确保当有人输入任何耗时的命令时整个操作系统“暂停”。

• 在您让外壳“工作”后，不要继续在操作系统上工作。这将是必要的，因为代码太不灵活和太脆弱（任何尝试做任何其他事情都会导致您必须重写所有内容）。

注意：根据我的经验，问“我如何编写内核外壳”之类的问题的人可能会跳过所有重要的事情（因为如果他们已经完成了外壳程序的所有工作，他们就会知道如何编写外壳程序。取决于）;并且如此专注于拥有一个 shell，以至于他们很想以错误的方式做这件事（然后被卡住并后悔）。