# linux_study

**Repository Path**: yangjam_tm/linux_study

## Basic Information

- **Project Name**: linux_study
- **Description**: 用ai构建一个用于学习的最小linux系统
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: GPL-2.0
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-05-11
- **Last Updated**: 2026-05-24

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# Linux Study — 精简类 Linux 内核

从零构建一个能在 QEMU 中运行的 x86_64 精简内核，以"剥/学 Linux 子系统"的方
式系统性学习 Linux 操作系统。

## 快速开始

```bash
# 安装依赖
sudo apt-get install -y gcc make binutils xorriso grub-pc-bin qemu-system-x86

# 编译并运行
make -C src/kernel qemu-nox
```

预期输出：

```
[INFO] ========================================
[INFO]   Linux Study Kernel - P3: Memory Mgmt
[INFO] ========================================
[INFO] IDT initialized
[INFO] PIC remapped (IRQ1 enabled)
[INFO] Keyboard buffer initialized
[INFO] Interrupts enabled
[INFO] Memory management initialized
[INFO]   Zone 0: start_pfn=0 managed=3822 pages (14 MB)
[INFO]   Zone 1: start_pfn=4096 managed=28640 pages (111 MB)
[INFO] --- Memory Test ---
[INFO] get_free_page() = 0x7fc0000
[INFO] free_page() ok
[INFO] kmalloc(64) = 0x7fc0008
[INFO] kfree(64) ok
[INFO] kmalloc(256) x5 + kfree ok
[INFO] krealloc(32->128) ok
[INFO] --- Memory Test Done ---
[INFO] Keyboard ready. Type to echo:
```

## 分阶段路线

| 阶段 | 内容 | 状态 |
|------|------|------|
| P1 | 启动引导: Multiboot2 → 长模式 → 串口输出 | ✅ |
| P2 | 中断/异常处理 (IDT, 键盘中断, 除零异常) | ✅ |
| P3 | 物理内存管理 (bootmem → buddy → SLOB, kmalloc) | ✅ |
| P4 | 虚拟内存 + 分页 (页表, mmap, 缺页异常) | 待开始 |
| P5 | 进程管理 + 调度 (task_struct, CFS) | 待开始 |
| P6 | 系统调用 + 用户态切换 (ring3) | 待开始 |
| P7 | VFS + 文件系统 (ramfs) | 待开始 |
| P8 | 块设备驱动 + ramdisk | 待开始 |
| P9 | 运行 BusyBox (init → /bin/sh) | 待开始 |
| P10 | 网络栈 (TCP/IP, socket) | 扩展目标 |

## 技术选型

- 架构: x86_64 (AMD64)
- 启动协议: Multiboot2 + GRUB
- 内存模型: 恒等映射 (P1-P3) → 高半核 -2GB (P4 计划)
- 内存分配: bootmem (早期) → buddy (页) → SLOB (小对象)
- 用户空间: BusyBox (静态链接)
- 参考: Linux 6.1 LTS, Linux 0.11
- 构建: GCC + GNU Make + ld

## 目录

```
src/kernel/          # 内核源码
├── arch/x86_64/     # 架构相关 (boot.S, interrupt.S, idt.c, irq.c, pic.c, tss.c, linker.ld)
├── include/         # 头文件
│   ├── kernel.h     #   核心类型 + list_head + PAGE 宏 + 对齐工具
│   ├── idt.h        #   门描述符 + pt_regs + 门类型常量
│   ├── pic.h        #   8259A 端口/命令常量
│   ├── io.h         #   inb/outb 内联封装
│   ├── serial.h     #   串口驱动接口 (COM1, 0x3F8)
│   ├── keyboard.h   #   键盘驱动接口
│   ├── printk.h     #   内核 print 接口
│   ├── log.h        #   日志 4 级过滤 + pr_* 宏 + 环形缓冲区
│   ├── mm.h         #   内存管理公共 API (PFN/page 转换, buddy, SLOB)
│   ├── mm_types.h   #   struct page, free_area, zone (3 zones, MAX_ORDER=11)
│   └── gfp.h        #   GFP 标志位 (__GFP_DMA/WAIT/IO/FS/ZERO, GFP_KERNEL/ATOMIC)
├── drivers/         # 设备驱动 (serial.c, keyboard.c)
├── lib/             # 内核库 (printk.c, log.c)
├── mm/              # 物理内存管理
│   ├── bootmem.c    #   早期启动分配器 (Multiboot2 mmap 解析, first-fit)
│   ├── page_alloc.c #   buddy 伙伴系统 (alloc_pages / __free_pages)
│   ├── slob.c       #   SLOB 分配器 (kmalloc / kfree / krealloc)
│   └── mm_init.c    #   内存初始化入口 (bootmem → zone → buddy → SLOB)
├── kernel.c         # 内核主入口 (kmain)
└── Makefile         # 构建系统
scripts/             # 工具脚本 (sync-wiki.sh)
docs/notes/          # 学习笔记 (按阶段 p1/p2/p3 分目录)
docs/superpowers/    # 设计文档与实现计划
```

## 编码风格

Linux kernel style，8 字符硬制表符，Doxygen 中文注释。