SteinsOS Document

Introduction

SteinsOS 是一個以 Rust 寫成、支援單核 Armv8 的作業系統，並具備以下特徵:

• non-preemptive kernel
• Preemptive multi-tasking
• File system
• Virutal memory
• Buddy memory allocation

這份文件將會著重在 SteinsOS 內部的設計。有關於作業系統的原理，請參閱以下資料:

• Operating Systems: Three Easy Pieces
• MIT 6.S081 Fall 2020

Memory Allocator

為什麼開頭就先講 Memory Allocator ?
因為，有 Memory Allocator，就可以用 alloc
裡各式各樣的 collections，非常方便。

• Buddy Allocator
  SteinsOS 裡有兩種 Memory allocator，第一種是 Buddy Allocator。
  Buddy Allocator 的好處，在於能夠分配連續、對齊的記憶體分頁。之後會再深入說明。
  程式碼請參見這裡
• Slab Allocator
  SteinsOS 裡的第二種 Memory Allocator 是 Slab Allocator
  當然，其複雜度遠遠不及 Linux 的 Slab ，請各位別誤會了。
  Slab Allocator 會向 Buddy Allocator 批發一些分頁，把它切成特定大小，再分發出去。
  查看程式碼
  註解可發現，總共有八種大小，最大到 1024 bytes。
  如果超過 1024 bytes，Slab allocator 會把請求丟給 Buddy allocator：

if layout.size() > MAXIMUM_SLAB_SIZE {
    return BuddyAllocator.alloc(layout);
}

在一開始提到，實作 Memory allocator 是為了滿足 alloc
的需求。
那麼，給 alloc 用的是哪個 Allocator 呢？
查看 kernel/src/lib.rs

use mm::slaballocator::SlabAllocator;

#[global_allocator]
static ALLOCATOR: SlabAllocator = SlabAllocator;

是 Slab。
Buddy 用來管裡整個記憶體，而 Slab 是為了滿足 alloc 的需要。
畢竟，你總不能連 8 bytes 的記憶體分配請求，都給予一整個 4096 bytes 的分頁吧。
有了這兩種 Allocator，我們就可以盡情使用 alloc 裡各式 collections 了

Virtual Memory

To be continued

• stack overflow

Reference

Operating Systems: Three Easy Pieces
Writing an OS in Rust
Redox OS
xv6
Arm Architecture Reference Manual Armv8, for A-profile architecture