V0.1.0

:::{note} 本文作者：龙进 [email protected]

2022年11月6日 :::

前言

DragonOS从2022年1月15日开始开发，到如今已经经历了将近300天。在这么多个日夜里，已经数不清到底花了多少时间在DragonOS的开发之中，我基本上把所有的空闲时间都给了DragonOS，保守估计总工时已经在1000小时以上。能够发布第一个版本，我感到十分有成就感。

在2022年7月以来，陆陆续续的，有来自6所高校或企业的小伙伴/大佬加入了DragonOS的开发。我当时非常的欣喜，我想，也许在大家的一同努力下，我们能创造出一个真正具有实用性的操作系统呢！我们累计召开了14次交流讨论会。我相信，在大家的共同努力下，将来，我们一定能创造出真正独立自主的、开放的、面向服务器领域应用的开源操作系统，并在生产环境中得到应用。

尽管DragonOS目前只是一个玩具水平的操作系统，只是“比本科生毕业设计难度略高的”操作系统。但是，请不要小看它，它的内在的架构设计，瞄准了Linux5.18及以后的发行版，虽尚未能达到Linux的水平，但我们正努力追赶。得益于Linux的相关资料，DragonOS在架构设计之时，学习了Linux的很多设计思想，相关组件都尽量考虑了可扩展性与可移植性。

千里之行，始于足下。DragonOS V0.1.0版本的发布，是一个全新的开始。希望在未来的十年里，我们能与众多伙伴们一同努力，在2032年，将DragonOS建设成为具有实用意义的，能够在服务器领域取得广泛应用的开源操作系统！

百舸争流，奋楫者先；中流击水，勇进者胜。 我相信，在接下来的时间里，在社区开发者们的不断努力下，我们的目标，终将成为现实！

特别鸣谢

在DragonOS V0.1.0版本的发布之际，我想对我的老师、前辈以及学校表示衷心的感谢！

佛山市南海区大沥镇中心小学姚志城老师：您是带领我接触计算机，学会编程的领路人。十年前，与您交谈时，您说过：“我们国家目前还没有自主的、成熟的操作系统”。这句话，为我的梦想埋下了种子。您培养了我对计算机的热爱，因此我选择了软件工程这个专业。感谢当年您的教导，师恩难忘！
佛山市南海区石门实验学校：在石实就读的三年里，非常感谢石实的“扬长教育”理念，在老师们的培养下，让我充分发挥了自己的个性和特长，也取得了不错的成绩。在石实的三年里，我学会了C++、Java以及简单的算法，也自己开发了几个安卓app，积累了将近6千行的代码量。
佛山市南海区石门中学：“任重道远，毋忘奋斗”是石中的校训，我想，这句校训，也应当成为我们每个新时代青年人的座右铭。在石门中学的三年，家国情怀教育对我产生了很大的影响。我想，我们作为新时代的青年，更应当肩负起时代的重任，奋勇拼搏，为祖国的发展，为民族的自强，为人类的未来，努力奋斗！
华南理工大学：“博学慎思，明辨笃行”，在华工，我得到了进一步的学习与发展。开拓了自己的视野，学会了跟很多人打交道。并且，在软件学院，我遇到了一群认真负责的老师。非常感谢学院对我的支持，支持我们成立项目组。我相信，在学院的支持下，能让DragonOS取得更好的发展，走的更远！
华南理工大学软件学院王国华老师：王老师是我《操作系统》课程的老师，在她的指导下，我对操作系统的原理有了更深的理解，并参加了“泛珠三角+大学生计算机作品赛“，在2022年6月的广东省选拔赛中，DragonOS取得了一等奖、最佳创新奖的好成绩。
华南理工大学软件学院汤峰老师：汤老师是我们在校内的项目组的指导老师。在她的悉心指导下，我们将不断前行，保持我们前进的方向，持续构建开源社区。我由衷地感谢汤老师的指导！
Yaotian Feng：在Bilibili上认识了这位非常厉害的老哥，解答了我的很多问题，很多次在我毫无头绪的debug了几天之后，几句话点醒了我，让我找到解决问题的路径。并且，他也跟我分享了容易踩坑的地方，让我在将要踩坑的时候能够有个心理预期，不至于那么难受哈哈哈哈。

贡献者名单

DragonOS V0.1.0版本的发布，离不开以下小伙伴们的共同努力：

赞助者名单

感谢以下同学的赞赏，我们将不断努力！

TerryLeeSCUT
悟
slientbard

内核

遵循的一些标准规范

启动引导：Multiboot2
系统接口：posix 2008

硬件架构

目前支持在x86-64架构的处理器上运行

Bootloader
使用Grub 2.06作为bootloader

内存管理

实现了基于bitmap的页分配器
实现了slab分配器，用来分配小块的、具有对齐要求的内存
抽象出VMA（虚拟内存区域）
实现VMA反向映射机制
实现MMIO地址空间自动映射机制

多核

支持多核引导。也就是说，在DragonOS启动后，将会启动AP处理器。但是，为了简化其他内核模块的实现，目前AP处理器上，暂时没有任务在运行。
粗略实现了IPI（处理器核间通信）框架

进程管理

支持进程的创建、回收
内核线程
kthread机制
用户态、内核态进程/线程的fork/vfork（注意，用户态的fork和内核态的有一定的区别，内核态的fork更复杂）
exec 让进程去执行一个新的可执行文件
进程的定时睡眠（sleep)（支持spin/rdtsc高精度睡眠、支持上下文切换方式的睡眠）

同步原语

spinlock 自旋锁
mutex 互斥量
atomic 原子变量
wait_queue 等待队列
semaphore 信号量

调度相关

CFS调度器
单核调度（暂时不支持多核负载均衡）
completion “完成”机制，让一个进程能等待某个任务的完成。

IPC进程间通信

匿名管道

文件系统

VFS虚拟文件系统的基本功能
FAT32文件系统（尚不支持删除文件夹）
devfs设备文件系统。目前只将键盘文件注册到其中。
rootfs根文件系统，在真实的磁盘文件系统被挂载前，为其他的伪文件系统提供支持。
挂载点抽象。目前实现了文件系统的挂载，使用类似于栈的方式管理所有的挂载点。（将来需要优化这部分）

异常及中断处理

处理器异常的捕获
对APIC的支持
softirq软中断机制
能够对内核栈进行traceback

内核数据结构

普通的二叉树
kfifo先进先出缓冲区
循环链表
IDR 映射数据结构
IDA ID分配数据组件

屏幕显示

VESA VBE显示芯片驱动
实现了屏幕管理器，支持多个显示框架注册到屏幕管理器中。
实现了TextUI文本界面框架，能够渲染文本到屏幕上。并且预留了上下滚动翻页、多显示窗口的支持。
printk

内核实用库

字符串操作库
ELF可执行文件支持组件
基础数学库
CRC函数库

软件移植

移植了LZ4压缩库（V1.9.3），为将来实现页面压缩机制打下基础。

内核测试

ktest单元测试框架
支持使用串口（COM1）输出屏幕内容到文件之中。

驱动程序支持

IDE硬盘
AHCI硬盘（SATA Native)
ACPI 高级电源配置模块
PCI总线驱动
XHCI主机控制器驱动（usb3.0)
ps/2键盘
ps/2鼠标
HPET高精度定时器
RTC时钟
local APIC定时器
UART串口（支持RS-232)
VBE显示
虚拟tty设备

系统调用

DragonOS目前一共有22个有效的系统调用。

SYS_PUT_STRING 往屏幕上打印字符
SYS_OPEN 打开文件
SYS_CLOSE 关闭文件
SYS_READ 读取文件
SYS_WRITE 写入文件
SYS_LSEEK 调整文件指针
SYS_FORK fork系统调用
SYS_VFORK vfork系统调用
SYS_BRK 调整堆大小为指定值
SYS_SBRK 调整堆大小为相对值
SYS_REBOOT 重启（将来sysfs完善后，将删除这个系统调用，请勿过度依赖这个系统调用）
SYS_CHDIR 切换进程的工作目录
SYS_GET_DENTS 获取目录中的目录项的元数据
SYS_EXECVE 让当前进程执行新的程序文件
SYS_WAIT4 等待进程退出
SYS_EXIT 退出当前进程
SYS_MKDIR 创建文件夹
SYS_NANOSLEEP 纳秒级睡眠（最长1秒）在小于500ns时，能够进行高精度睡眠
SYS_CLOCK 获取当前cpu时间
SYS_PIPE 创建管道
SYS_MSTAT 获取系统当前的内存状态信息
SYS_UNLINK_AT 删除文件夹或删除文件链接

Rust支持

实现了一个简单的rust语言的hello world，计划在接下来的版本中，逐步转向使用rust进行开发。

用户环境

LibC

LibC是应用程序与操作系统交互的纽带。DragonOS的LibC实现了一些简单的功能。

malloc堆内存分配器
基础数学库
简单的几个与文件相关的函数
pipe
fork/vfork
clock
sleep
printf

Shell命令行程序

基于简单的字符串匹配的解析（不是通过编译课程学的的那一套东西做的，因此比较简单，粗暴）
支持的命令：ls,cd,mkdir,exec,about,rmdir,rm,cat,touch,reboot

用户态驱动程序

用户态键盘驱动程序

源码、发布版镜像下载

您可以通过以下方式获得源代码:

通过Git获取

您可以访问https://github.com/fslongjin/DragonOS/releases下载发布版的代码，以及编译好的，可运行的磁盘镜像。
我们在gitee上也有镜像仓库可供下载：https://gitee.com/DragonOS/DragonOS

通过DragonOS软件镜像站获取

为解决国内访问GitHub慢、不稳定的问题，同时为了方便开发者们下载DragonOS的每个版本的代码，我们特意搭建了镜像站，您可以通过以下地址访问镜像站：

您可以通过镜像站获取到DragonOS的代码压缩包，以及编译好的可运行的磁盘镜像。

开放源代码声明

:::{note} 为促进DragonOS项目的健康发展，DragonOS以GPLv2开源协议进行发布。所有能获得到DragonOS源代码以及相应的软件制品（包括但不限于二进制副本、文档）的人，都能享有我们通过GPLv2协议授予您的权利，同时您也需要遵守协议中规定的义务。

这是一个相当严格的，保护开源软件健康发展，不被侵占的协议。

对于大部分的善意的人们而言，您不会违反我们的开源协议。

我们鼓励DragonOS的自由传播、推广，但是请确保所有行为没有侵犯他人的合法权益，也没有违反GPLv2协议。

请特别注意，对于违反开源协议的，尤其是商业闭源使用以及任何剽窃、学术不端行为将会受到严肃的追责。（这是最容易违反我们的开源协议的场景）。

并且，请注意，按照GPLv2协议的要求，基于DragonOS修改或二次开发的软件，必须同样采用GPLv2协议开源，并标明其基于DragonOS进行了修改。亦需保证这些修改版本的用户能方便的获取到DragonOS的原始版本。

您必须使得DragonOS的开发者们，能够以同样的方式，从公开渠道获取到您二次开发的版本的源代码，否则您将违反GPLv2协议。

关于协议详细内容，还敬请您请阅读项目根目录下的LICENSE文件。请注意，按照GPLv2协议的要求，只有英文原版才具有法律效力。任何翻译版本都仅供参考。 :::

开源软件使用情况

DragonOS在开发的过程中，参考了一些开源项目的设计，或者引入了他们的部分代码，亦或是受到了他们的启发。现将他们列在下面。我们对这些开源项目的贡献者们致以最衷心的感谢！

格式：<项目名> - <链接> - <开源协议>

Linux - https://git.kernel.org/ - GPLv2
skiftOS - https://github.com/skiftOS/skift - MIT
FYSOS - https://github.com/fysnet/FYSOS - FYSOS' License
LemonOS - https://github.com/LemonOSProject/LemonOS.git - BSD 2-Clause License
LZ4 - https://github.com/lz4/lz4 - BSD 2-Clause license
SerenityOS - https://github.com/SerenityOS/serenity.git - BSD 2-Clause license
MINE - 《一个64位操作系统的设计与实现》田宇; 人民邮电出版社
chcore - 《现代操作系统：设计与实现》陈海波，夏虞斌; 机械工业出版社
SimpleKernel - https://github.com/Simple-XX/SimpleKernel - MIT

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