# rust_os

**Repository Path**: aisleeppppp/rust_os

## Basic Information

- **Project Name**: rust_os
- **Description**: 用rust实现的一个os，主要是自己学习os的项目
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2023-07-11
- **Last Updated**: 2023-07-12

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

ch1目标：

1.首先，我们使用qemu模拟一台risc-v的计算机，我们将在这台模拟出来的计算机中执行编写的os程序。指令如下：

1.1编写一条内核指令
1.2编写链接脚本调整os程序的内存布局，因为我们需要让内核程序的第一个指令位于0x80200000处
1.3获取os.bin
rust-objcopy --strip-all target/riscv64gc-unknown-none-elf/release/os -O binary target/riscv64gc-unknown-none-elf/release/os.bin
1.4执行指令：qemu-system-riscv64 \
-machine virt \
-nographic \
-bios ../bootloader/rustsbi-qemu.bin \
-device loader,file=target/riscv64gc-unknown-none-elf/release/os.bin,addr=0x80200000 \
-s -S



2.因为我们编写的是os程序，所以不能依赖别的操作系统，在rust中默认是需要依赖库的，而依赖库是需要操作系统支持的，所以我们需要剔除依赖库编写rust代码
 --2.1 os程序的目标平台是riscv64gc-unknown-none-elf 
 --2.2 使用rust的core库。Rust 有一个对 Rust 语言标准库–std 裁剪过后的 Rust 语言核心库 core。
 core库是不需要任何操作系统支持的，它的功能也比较受限，但是也包含了 Rust 语言相当一部分的核心机制，可以满足我们的大部分功能需求。
 --2.3 需要实现panic!宏，不然编译不通过。
 #[panic_handler] 是一种编译指导属性，用于标记核心库core中的 panic! 宏要对接的函数（该函数实现对致命错误的具体处理）。
 该编译指导属性所标记的函数需要具有 fn(&PanicInfo) -> ! 函数签名，函数可通过 PanicInfo 数据结构获取致命错误的相关信息。
 这样Rust编译器就可以把核心库core中的 panic! 宏定义与 #[panic_handler] 指向的panic函数实现合并在一起，使得no_std程序具有类似std库的应对致命错误的功能。    
 --2.4 编译时报错  error: requires `start` lang_item
 我们回忆一下，之前提到语言标准库和三方库作为应用程序的执行环境，需要负责在执行应用程序之前进行一些初始化工作，
 然后才跳转到应用程序的入口点（也就是跳转到我们编写的 main 函数）开始执行。事实上 start 语义项代表了标准库 std 在执行应用程序之前需要进行的一些初始化工作。
 由于我们禁用了标准库，编译器也就找不到这项功能的实现了。最简单的解决方案就是压根不让编译器使用这项功能。
 我们在 main.rs 的开头加入设置 #![no_main] 告诉编译器我们没有一般意义上的 main 函数，并将原来的 main 函数删除。在失去了 main 函数的情况下，编译器也就不需要完成所谓的初始化工作了。



3.因为我们实现的操作系统必定是需要支持函数调用这个基本功能的，所以我们要支持这个能力。
3.1分配栈帧
3.2设置sp 我们设置成功sp之后，编译器会自动帮我们完成函数调用的逻辑（会在os代码函数调用的代码附近插入一些特定的汇编代码）
3.3清零.bss段(这里把栈帧放到了.bss段中，当然并不一定要放在.bss段中)



4.基于 RustSBI 提供的服务完成在屏幕上打印 Hello world! 和关机操作。


执行流程：
Qemu把包含app,OS的image镜像, rustsbi加载到内存中（目标1）。将必要的文件载入到 Qemu 物理内存之后，
Qemu CPU 的程序计数器（PC, Program Counter）会被初始化为 0x1000 ，
因此 Qemu 实际执行的第一条指令位于物理地址 0x1000 ，接下来它将执行寥寥数条指令并跳转到物理地址 0x80000000，所以我们需要将rustsbi放到0x80000000
然后rustsbi会调用我们写的os程序，rustsbi约定os程序在0x80200000处，所以我们要将os放在这里。
总的来说，我们要关注两个位置：0x80000000（存放bootloader  --rustsbi）,0x80200000（存放os程序）


RustSBI（bootloader）完成基本的硬件初始化后，跳转到OS起始位置，（要做一些约定）
OS首先进行app执行前的初始化工作，即建立栈空间和清零bss段，然后跳转到app去执行。
app在执行过程中，会通过函数调用的方式得到OS提供的OS服务，如输出字符串等，避免了app与硬件直接交互的繁琐过程。（目标3）

整体的代码逻辑是：通过linker.ld设置我们自己需要的程序内存布局，.text.entry是内核的一个指令所在的地方（因为我们设置了BASE_ADDRESS = 0x80200000;所以内核的第一个指令所在地为0x80200000;）
我们在0x80200000处放的第一个指令是la sp, boot_stack_top,call rust_main，所以这个时候我们在最开始就已经将sp赋值为boot_statck_top ,然后之后，就有了函数调用的能力。接着执行call rust_main 所有权就会移到了rust代码中（main.rs中的rust_main function）
console.rs是我们实现的一些宏，lang_items.rs是我们自己实现的一个简单的panic。sbi.rs是我们调用rustsbi实现的一些函数。