GitHub 仓库链接: https://github.com/muou000/PulseOS
演示PPT和演示视频见这里
PulseOS 是一款基于 ArceOS 组件化内核构建的、支持多架构的组件化宏内核操作系统。PulseOS 针对 RISC-V 64 与 LoongArch 64 双架构进行了深度适配与统一抽象，完整实现了进程管理、文件系统、内存管理、信号系统，以及网络模块，旨在提供尽可能与 Linux 兼容的 POSIX 接口。
PulseOS 的整体软件栈包含用户空间、Trap 异常分发、内核服务与底层的 ArceOS 组件化基础单元：
.
├── Cargo.toml
├── Cargo.lock
├── Makefile #
├── build_img.sh # 生成 RISC-V 64/LoongArch 64 根文件系统镜像
├── add_apk_to_rootfs.sh
├── src
│ └── main.rs # 内核启动与初始用户进程加载
├── arceos # ArceOS 内核主体与基础组件
│ ├── api # 对外 API（包括 axfeat）
│ ├── configs # 应用和平台构建配置
│ ├── modules # 内存、驱动、文件系统、网络和任务等组件
│ ├── examples # ArceOS 示例程序
│ └── scripts # ArceOS 构建辅助脚本
├── crates # PulseOS 维护或定制的 Rust crate
│ ├── axplat-* # RISC-V、VisionFive 2 和 LoongArch 平台适配
│ ├── axdriver-*、virtio-drivers # 块设备、网络和 VirtIO 驱动
│ ├── axcpu、axpoll、axsched # CPU、轮询和调度支持
│ ├── memory_*、page_table_* # 地址、页表和内存集合管理
│ ├── axfs-ng-vfs、ext4plus # VFS 与 ext4 文件系统支持
│ ├── axio、smoltcp # I/O 与网络协议支持
│ └── starry-vdso # vDSO 支持
├── pulse_core # PulseOS 核心内核功能
│ └── src
│ ├── fd_table # 文件描述符表与 FdObject
│ ├── ipc、mm、net、task # IPC、内存、网络和任务管理
│ ├── trap.rs # Trap 与异常分发
│ └── config.rs、flock.rs、record_lock.rs # 核心辅助模块
├── pulse_syscalls # 系统调用接口与分派
│ └── src
│ ├── handler.rs # 系统调用统一入口
│ └── impls # fs、ipc、mm、net、task、time 等实现
├── rootfs # 根文件系统构建输入
│ ├── base # Alpine minirootfs 基础包
│ ├── extras # 测试和工具扩展包
│ └── overlay # 通用及按架构覆盖文件
├── docs # 设计文档、图片和平台移植记录
│ ├── pre、final # 初赛和决赛设计文档源文件
│ └── visionfive2*.md # VisionFive 2 相关记录
├── vendor # Cargo vendored 依赖
├── bin # 本地构建辅助工具
├── .cargo # Cargo 构建配置
└── records # 开发日志、性能分析和过程性产物
- 内存管理 (Memory Management):
- 按需懒分配与写时复制 (COW): 采用延迟装载机制，在触发缺页异常时按需分配物理页，并预先映射连续的 3 个页面以减少陷入开销。
- TLSF 分配器: 基于两级分配器架构，通过 TLSF 优化动态内存开销，显著减少内存常驻。
- 进程管理 (Process Management):
- O(1) 优先级调度: 采用实时优先级就绪队列，利用位图加速最高优先级查找。
- 文件系统 (Filesystem):
- 多态 VFS: 抽象出统一的
FdObjectTrait，无缝对接常规文件、目录、管道、网络套接字等实体。 - 全 Rust 外部依赖消除: 选用纯 Rust 的
ext4plus库，避免 C 语言库 FFI 开销与安全缺陷。
- 多态 VFS: 抽象出统一的
- 信号系统 (Signal System):
- 双级信号机制: 划分进程共享 (
SignalShared) 与线程局部 (ThreadSignal) 信号状态，支持标准 POSIX 信号排队与分发。
- 双级信号机制: 划分进程共享 (
- 扁平物理页帧元数据管理 (
FrameTable): 相较于同类系统（如 StarryOS）使用全局锁的 B 树结构，PulseOS 预分配扁平数组FrameTable，实现 O(1) 物理页引用计数查询，且全部基于无锁原子操作更新，极大地消除了并发clone/fork时的锁开销。 - 安全隔离的用户态拷贝机制:
内核不直接解引用用户虚拟地址，而是通过页表翻译后由
phys_to_virt进行内核态物理页的安全拷贝，结合两阶段读写锁与软件缺页懒加载机制，彻底杜绝了内核解引用无效用户地址带来的崩溃隐患。 - 消除 C 语言依赖的纯 Rust 文件系统:
通过使用纯 Rust 实现的
ext4plus库替代lwext4(C 语言库)，消除了跨语言 FFI 性能开销和安全隐患，并且具备良好的异步接口契合度。
本项目在开发和设计过程中参考了以下优秀开源项目：
- ArceOS: 核心组件化底座。
- StarryOS: 借鉴了部分模块设计。
- RocketOS: 借鉴了其批量懒分配的多页映射机制。
- undefinedOS: 前期参考了其共享内存多映射设计。
- qperf: 使用该qemu插件进行了性能热点分析与优化。
make all #构建用于参与测评的镜像
make test #构建带日志的可参与测评的镜像
make run #构建并运行进入shell环境的Riscv PulseOS
make la #快速构建并运行进入shell环境的Loongarch64 PulseOS
make img_all #构建两种架构的rootfs镜像
make visionfive2 #构建用于VisionFive 2 U-Boot/TFTP启动的镜像对于loongarch64 musl对于cyclictest中进程调度相关syscalls的实现不完整，直接在build_img.sh中添加了对应的patch修补libc，使其能调用对应syscalls（由ai实现，详见 records/ai-logs/Coder/2026-05-02-cyclictest-musl-scheduler.md）