MoeOS

Minimal Open Experimental Operating System

A 32-bit hobby operating system built from scratch in C++.

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MoeOS 是一个从零开始¹构建的教学型操作系统（Hobby OS）项目，使用 C++ 实现，目标是深入理解操作系统的核心原理并将其逐一付诸实践。

已实现特性

内核基础设施

• 高半区内核（Higher-Half Kernel）
• 物理内存管理器（PMM）、虚拟内存管理器（VMM）、内核堆分配器
• 基于 MLFQ（多级反馈队列）算法的进程调度器
• ELF 可执行文件解析与加载
• 信号（Signals）、管道（Pipes）
• 基础系统调用接口

驱动程序

• PS/2 键盘驱动
• PIT 定时器驱动
• RTL8139 网卡驱动
• ATA 块设备驱动
• 图形帧缓冲区（Framebuffer）

文件系统

• VFS（虚拟文件系统）抽象层
• Ext2 文件系统读写支持
• TARFS、DevFS、ProcFS、SockFS

网络

• 基础 TCP/IP 协议栈
• Telnet 协议支持

用户态

• 用户态进程与基础 Libc
• 控制台设备文件化，VT100 终端状态机
• Kilo 文本编辑器移植
• ...And it runs DOOM!

制作记录

整个开发过程通过录屏和 Markdown 笔记进行了完整记录，相关资源正在持续整理中：

• 博客 — 技术笔记与开发日志²
• GitHub 仓库 — 原始开发笔记²
• Bilibili 主页 — 开发实录与技术讲解视频³

截图

启动界面

管道与文件操作演示

Telnet、进程列表、通过信号杀死进程

ProcFS与PS演示

netstat演示

构建与运行

前置依赖

• i686-elf 交叉编译工具链（i686-elf-gcc、i686-elf-g++、i686-elf-as）
• GNU Make
• GRUB 工具（grub-mkrescue）及其依赖 xorriso
• QEMU（qemu-system-i386）

在 Ubuntu/Debian 上安装除交叉编译器以外的依赖：

sudo apt install qemu-system-x86 grub-pc-bin xorriso make

交叉编译器需要手动构建，具体步骤请参考 OSDev Wiki: GCC Cross-Compiler。

构建

git clone https://github.com/aoverb/moeos.git
cd moeos
./build.sh

build.sh 将依次执行以下步骤：

1. 编译 Libc（安装头文件与静态库至 SYSROOT/）
2. 编译用户态程序（安装至 SYSROOT/usr/bin/）
3. 编译内核（生成 kernel/moeos.kernel）
4. 将 SYSROOT 打包为 ustar 格式的 sysroot.tar，作为 GRUB 模块加载
5. 通过 grub-mkrescue 生成可引导的 ISO 镜像

运行

构建完成后，build.sh 会自动通过 QEMU 启动系统。如需手动运行：

qemu-system-i386 -cdrom moeos.iso -drive file=disk.img,format=raw \
    -netdev tap,id=net0,ifname=tap0,script=no,downscript=no \
    -device rtl8139,netdev=net0,mac=CA:FE:BA:BE:13:37

网络配置（可选）

MoeOS 使用 TAP 网络接口与宿主机通信。如需启用网络功能，需要预先创建 TAP 设备：

sudo ip tuntap add dev tap0 mode tap user $(whoami)
sudo ip addr add 10.0.1.0/24 dev tap0
sudo ip link set tap0 up

磁盘镜像（可选）

Ext2 文件系统需要一个磁盘镜像。可使用以下命令创建：

dd if=/dev/zero of=disk.img bs=1M count=32
mkfs.ext2 disk.img

如不需要持久化存储功能，可在 QEMU 启动参数中移除 -drive 选项。

⚠️ 注意事项

MoeOS 是一个面向学习的实验性项目，所有硬件交互均基于 QEMU 模拟环境开发与测试，未在任何真实硬件上验证过。请勿在物理机上运行本系统，否则可能造成硬件损坏或数据丢失。

Acknowledgments

This project makes use of the following third-party software:

• GNU GRUB — GRand Unified Bootloader, used as an external tool. Licensed under the GNU General Public License v3.0 or later. Copyright © Free Software Foundation, Inc.

• doomgeneric — An easily portable version of DOOM, based on the original id Software source release. Licensed under the GNU General Public License v2.0. Original game © id Software. Port by ozkl.

• QR-Code-generator — High-quality QR Code generator library by Project Nayuki. Licensed under the MIT License. Copyright © Project Nayuki.

• Kilo — A small text editor in less than 1000 LOC by Salvatore Sanfilippo (antirez). Licensed under the BSD 2-Clause License. Copyright © 2016 Salvatore Sanfilippo.

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Footnotes

1. 某种意义上的"从零开始"——Bootloader（GRUB）被视为既有的基础设施，项目的重心在于内核及其上层的全部实现。 ↩

2. 正在整理中。 ↩ ↩²

3. 开发过程的录屏剪辑与阶段性技术复盘将陆续发布于此，涵盖从内核引导、驱动开发到网络栈与文件系统实现的各个里程碑。 ↩