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Yo-yo-ooo/SkylineSystem

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Yo-yo-ooo/SkylineSystem has 34 GitHub stars and 1 forks. GitHot measured 0 stars in 24 hours. Last checked 2026-11-14 20:04 UTC. Last push 2026-11-13.

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About

a modern operating system (just support x86_64,aarch64)

Creative & Media

README.md

Original 
  /$$$$$$  /$$                 /$$ /$$                      /$$$$$$                        /$$
 /$$__  $$| $$                | $$|__/                     /$$__  $$                      | $$
| $$  \__/| $$   /$$ /$$   /$$| $$ /$$ /$$$$$$$   /$$$$$$ | $$  \__/ /$$   /$$  /$$$$$$$ /$$$$$$    /$$$$$$  /$$$$$$/$$$$
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                     \______/                                        \______/

SkylineSystem desktop in QEMU
An x86_64 SMP hobby OS with a CPU-parallel software compositor, a working window manager, and a private-contract, fully modularized kernel. Runs in QEMU (tested with 512 MB – 2 GB guest RAM).

Kernel Userspace Arch SMP Boot kmod Lua

SkylineSystem 是一个面向 x86_64 SMP 的 hobby 操作系统：不是 Linux 发行版，也不追求 POSIX/Linux ABI。 它在一个架构上追求深度——自研调度器/虚拟内存/系统调用边界/合成器/ 窗口管理器，并在此基础上实现了私有契约型可加载内核模块（kmod）与全内核组件化： Tier 0 固定核心之外，驱动、文件系统、网络栈、平台组件与 syscall 实现全部是受同一套 拓扑/能力/事务/生命周期治理的组件（内建静态链接，可被 .ko 接管/热替换）。

English TL;DR — SkylineSystem is a hobby x86_64 SMP OS (not a Linux distribution, not POSIX) with an original deadline-based scheduler, a CPU-parallel software compositor + window manager, 4-level paging/CoW, ext4/lwIP/network stacks, and a private-contract loadable-kernel-module system: the Tier 0 core is fixed, while 37 built-in components and 15 .ko demos share one topology / capability / transactional-load / hot-replace model. Build with make cm, run it in QEMU — see §5.

[!CAUTION] 仅在 QEMU 中测试，不要在真机上运行（仍处于开发/测试阶段）。

1. 三层内核架构

内核由三层组成，三者共享同一套组件线格式、拓扑图、能力策略与生命周期治理：

层级 内容 链接方式 说明
Tier 0 启动、GDT/IDT/中断、页表、上下文切换、调度器核心、syscall 入口、模块加载器/治理、能力注册表、klib、内存机制 固定，不可模块化 系统的可信基座（TCB），见 §1.1
Tier 1 平台/时间/SMP、调度策略、分配策略、设备/PCI、全部驱动、VFS/ext4/FAT/rootfs、lwIP、framebuffer、syscall 实现家族、user.init 内建组件：静态链接进内核镜像，但使用与 .ko 完全相同的 manifest/.in/.out 线格式、拓扑、能力与生命周期；可被 .ko 热替换 共 37 个内建组件，源码全部位于 kernel/modules/builtin/
Tier 2 外部可加载实现/扩展/诊断 运行时 ET_REL 加载 15 个演示 .ko 随 ISO 下发，见 §4

一句话概括：统一边界（syscall/加载器/治理），放开实现（组件私有契约），管住回滚（事务化加载与热替换）。

1.1 模块线格式与治理机制

  • 线格式：.ko / 内建组件均声明 .in（{provider 组件名 + 符号 + 私有契约 + 回填地址槽 + ABI 区间}）、 .out（函数/数据/私有契约 ops/座位/syscall 实现）与 .kmod_manifest（256B 清单： 名称/版本/Tier/flags/能力/生命周期回调/预算）。
  • ET_REL 加载器：只接受白名单重定位集（R_X86_64_64/PC32/PLT32/32/32S）， 对段边界/对齐/manifest/字符串/导入槽做严格校验，未知类型整体拒绝。
  • 统一拓扑图：Kahn 排序 + 依赖环检测，启动时按 provider 先序初始化； 缺失依赖/环形依赖使整个加载事务失败而非静默乱序。
  • 能力策略：STRICT（默认，仅内置可信清单，能力 = 清单∩声明）/OPEN/DISABLED； KMOD_CAP_RESERVED_CORE 等 Tier0 保留位对任何 .ko 声明即拒绝。
  • 事务化：加载→回填→注册→init 全成功或逆序全回滚；init 失败不残留半加载模块。
  • 热替换：quiesce 协作式静默 → epoch 排空 → 看门狗预算 → 原子切换新镜像； 任一步失败自动回退旧版本（含内建组件被 .ko 接管后的回退）。
  • 卸载：引用计数硬门禁（有消费者时 EBUSY），卸载后导入边/座位/导出自动撤回。
  • 固定 syscall 边界：0..63 固定契约槽（参数/返回/错误码/语义固定；可替换的是实现）， 128..511 动态命名空间；入口表使用治理哨兵，未注册槽返回 ENOSYS。
  • 座位（Seat）：开放策略、不开放机制。已落地 kernel.seat.random.v1（随机源）、 kernel.seat.sched.policy.v1（调度策略）、kernel.seat.alloc.policy.v1（分配策略， large-alloc/OOM 冷路径），默认实现与旧行为逐位等价。
  • Tier0 共享服务：klib 公共工具以两种方式共享给每个模块： ① C 链接函数（strlen/strcmp/snprintf_/hashmap_*/art_*/spinlock_*、kcalloc/krealloc/ kmalloc_aligned 等）作为 .kout 直接导出符号，.ko 直接调用即可由加载器解析； ② 版本化 ops 契约 kernel.klib.v1、kernel.sync.v1、kernel.algo.v1，带 contract/ABI/结构尺寸强校验。当前内核共 57 项导出。

1.2 组件化范围（Tier 1，37 个内建组件）

类别 组件
平台/时间 kernel.arch.acpi、arch.apic、arch.irq、arch.smp、time.pit、time.hpet、time.rtc、fs.cache
调度/分配 kernel.sched.core、sched.install、sched.policy.eevdf（策略座位）、alloc.policy（分配座位）
设备/PCI/块 kernel.dev.core、pci.core、pci.enumerate、block.core
驱动 driver.ahci、nvme、xhci、e1000、input.ps2.kbd、input.ps2.mouse
文件系统 fs.vfs、fs.ext4（lwext4）、fs.fatfs、fs.rootfs
网络 net.netdev（设备注册表）、net.lwip（协议栈 deferred 线程）
显示/用户态 display.fb、user.init（desktop/hw 进程创建）
syscall 实现 syscall.{file,proc,mem,info,time,dev,random}（27 个固定槽注册；入口/语义固定）

1.3 启动流程（拓扑驱动）

[Tier 0] cli → Serial → SSE/GDT/IDT/FPU → PMM → VMM → SLAB/SLUB
         → SIMD → SMEP/SMAP → syscall_init（固定入口/治理哨兵）→ KmodInit
         ↓
[Tier 1] KmodBootComponents：扫描 .kbuiltin.desc → Kahn 拓扑排序 → bind/apply/init
         （ACPI→APIC→PIT/HPET/RTC→SMP→sched→PCI→驱动→VFS/ext4→rootfs
          →fb→sched.install→syscall 家族→net/display/user.init）
         ↓
[Tier 2] KmodBootIngest（登记 ISO 内全部 .ko）→ KmodBootLoad（KMOD_MF_BOOT 模块）
         ↓
sti 前单线程 KMOD_SELFTEST（12 个用例，含加载/回滚/热替换/座位/共享服务）
         ↓
sti + SCHED_VEC IPI → 调度器接管 → 桌面/DOOM/lwIP

串口实测片段：

[kmod] builtin components: 37 declared
[kmod] builtin graph: 37 component(s) ready (topo order)
[kmod] kernel exports: 57 symbol(s) published
[kmod] boot load: 2 requested, 2 ready, 0 failed
KMOD_SELFTEST PASS 12/12
[user.init] desktop PROCESS: 6

2. 目录结构

SkylineSystem/
├── kernel/
│   ├── src/                    # 仅 Tier 0 固定核心
│   │   ├── arch/<arch>/        #   start/init、interrupt、vmm、cpu、simd、
│   │   │                       #   schedule 核心 + syscall 入口、kmod 加载/治理/服务
│   │   ├── mem/                #   PMM / SLAB / SLUB / heap 机制
│   │   ├── klib/               #   kprintf/serial/stallwatch/字符串/ART/hashmap/…
│   │   ├── elf/ flanterm/ print/
│   │   └── main.cpp
│   ├── modules/                # 全部组件实现（全模块化重构后）
│   │   ├── builtin/common/     #   acpi / drivers / fs / net / partition / smbios
│   │   ├── builtin/x86_64/     #   components/（37 个组件壳，按 13 类分子目录）、
│   │   │                       #   dev / drivers / lapic / ioapic / pit / rtc / smp / syscall
│   │   └── loadable/           #   15 个可加载 .ko 演示源码
│   ├── include/kmod/           #   ABI / manifest / 组件宏 / 契约 / 共享服务头
│   ├── bin-x86_64/             #   构建产物：kernel + modules/*.ko
│   └── Makefile                #   模块树递归发现 + .ko 独立构建
├── programs/                   # 用户态：desktop（WM+合成器）、helloworld、PureDOOM…
├── lib/                        # 用户态 libc / 图形库
├── ablib/                      # 高频 libc 原语（memops/AVX 分发）+ freestanding 头
├── tests/                      # 宿主测试套件（含 tests/kmod 模块/组件门禁）
├── docs/                       # 设计文档（见 §6）
├── res/                        # limine.conf、SAF 打包、QEMU/测试脚本
├── limine-protocol/ limine-binary/   # 引导协议与预编译 Limine
├── disk.img                    # 用户程序 ext4 镜像（desktop/DOOM 等）
└── Makefile                    # 顶层构建：ISO / HDD / run / clean / cm

全模块化约定：kernel/src 只允许放 Tier 0；新增组件实现放到 kernel/modules/builtin/{common,<arch>}/，并在 components/ 下增加一个 KCOMPONENT_BEGIN/END 壳。头文件暂集中 kernel/include（组件私有头下沉到 modules 树是后续路线图项）。

3. 核心特性

3.1 调度器：EEVDF + RIP 反馈（如实描述）

每 CPU 一棵按虚拟 deadline 组织的红黑树（min_vruntime_subtree 增强 + 预取提示）， 加权时间片、动态基础 quantum 与 SMP push/steal 负载均衡。在此之上，RIP 反馈在 定时器 tick 间采样线程 RIP 进度，经 Q10 定点双通道 EWMA（死区 + 滞回）得到快/慢乘子， 用于拉长或缩短抢占 quantum——忙等线程被更频繁打断，有进展线程获得更长连续运行。

它不改变 CPU 份额：反馈不进入 Pick()，vruntime 按真实流逝时间计费，虚拟 deadline 是 vruntime + const。所以它塑造的是中断延迟，不是公平份额；目前也没有量化基准， sched_bench 只验证 EWMA 收敛。详见 docs/scheduler.md。

3.2 GUI：CPU 并行软件合成器 + 窗口管理器

  • N 条带、N−1 个 worker：主线程渲染条带 0，其余每 CPU 一个 worker 并绑定内核； 全部渲染到离屏 back buffer，只有主线程提交扫描输出。
  • 双缓冲单提交点、脏矩形比较后 blit：静态场景除光标外零扫描输出写入。
  • 分层链表：每窗口每条带一次裁剪判断，逐扫描线 blit；每帧 O(条带数 × 窗口数)。
  • WM 拥有窗口装饰：SDF 抗锯齿圆角、方向性软阴影、拖动、最大化、最小化、 8 方向缩放；关闭按钮经 sys_kill 真正终止客户端进程。
  • z-order / 焦点管理：栈序统一为组件层 z；点击窗口、任务栏 restore/raise 立即置顶并在同一帧把键盘焦点交给该客户端；最小化/关闭焦点窗口立即回退到 最高可见窗口；隐藏窗口不参与命中测试。最小化保存先态，恢复保持最大化 （pre_minimized_max / console wm_prior）。
  • 子进程退出事件：内核在 FinalizeProcExit/DeleteProc 把 {pid, code} 推入 父进程 ring，桌面每帧通过 syscall 31 child_event 立即回收窗口；不再依赖 500ms sys_kill(pid,0) 轮询（仅保留 2s 兜底）。
  • 64MB 低内存模式：<80MiB 时自动启动 Console + DOOM，Notepad/Settings 延迟（Ctrl+Alt+N/S 可按需拉起），把 56MiB 优先给 DOOM；Ctrl+Alt+D 始终可 raise/restore/spawn DOOM。PureDOOM zone 按内存分档（DOOM_TINY 下 ≤80MiB 为 8MiB）并 在 64MB QEMU 下验证可 init/持续渲染。完整说明与 QEMU 证据见 docs/desktop-features.md。
  • DOOM_TINY 极限压缩：帧缓冲别名 + 去 RGBA 副本，固定 buffer 由 640KiB 降到 65KiB（省 575KiB）；WAD trim 删除音频 lump 11,159,840 → 9,071,551 B；ADPCM-XQ 思路的 IMA-ADPCM 工具 3.93:1。 详见 docs/doom-extreme.md。
  • 键盘兜底入口：Ctrl+Alt+C/M/H 聚焦 Console、切换最大化、最小化焦点窗口； Ctrl+Alt+D 拉起 DOOM。

已知边界：56MiB 可用内存下 DOOM 与 Notepad/Settings 同时常驻会触发 PMM OOM；低内存模式优先 DOOM，桌面应用延迟/独立启动。详见 docs/desktop-features.md 与 docs/gui.md。

  • 独立光标层：O(16²) 直写扫描输出，移动鼠标不触发整帧重组。
  • 文本：in-tree TTF 光栅器（基于 stb_truetype，LRU+哈希 glyph 缓存，CJK 排版） 与 flanterm 控制台渲染器（均为第三方组件）。

3.3 内存与安全

  • VMM：4 级页表（5 级代码路径存在但编译关闭）、1 GB / 2 MB 大页、写时复制 （2 MB CoW 整页复制；1 GB 页可分裂到 2 MB）、VMA、批量 TLB shootdown、W^X。
  • PMM：位图帧分配器 + 每 CPU 页缓存；内核堆 SLUB/SLAB（每 CPU magazine + 双重释放检测）。
  • 用户态分配器：epoch-QSBR 延迟回收。
  • 加固：bootloader 提供 KASLR slide、SMEP、SMAP、EFER.NXE、独立地址空间、 引用计数共享内存授权、用户态 W^X。

3.4 I/O、文件系统与网络

  • 驱动：PS/2 键鼠、framebuffer、AHCI、NVMe、USB（xHCI + MSC/HID）、e1000（82574L）。
  • 文件系统：VFS + SAF + lwext4（ext4）；FAT 目前仅部分接线；ATA/ATAPI 为未注册死代码。
  • 网络：e1000 + lwIP 已接线：DHCP、ICMP ping、UDP/TCP 收发（QEMU slirp）； 见 docs/network.md。
  • 用户态：自有 libc/printf、ELF 加载器、线程 + TLS、共享内存；programs/ 内 自带桌面、终端、PureDOOM 等。

3.5 工具链与构建

  • Freestanding C/C++，Clang target x86_64-unknown-none + ld.lld；传统 Makefile。
  • 内核使用 -Wall -Wextra；用户态 lib/ 使用 -Wall -Wextra -Werror。
  • 单一 Limine 镜像（BIOS + UEFI），同时可生成 HDD 镜像；.ko 由独立 modules 目标构建， 默认不进入内核链接。

3.6 桌面内嵌 Lua：脚本绘制壁纸 + 可编程窗口样式

桌面（programs/desktop）内嵌 Lua 5.4.7（programs/desktop/lua/，上游零 patch）， 启动时执行 /mp/desktop.lua（缺失时用内嵌兜底脚本）。壁纸 framebuffer 直接交给 脚本绘制（C++ 只提供 wallpaper FrameBuffer 变量与像素原语，不解析渐变/颜色配置）；窗口 chrome 通过 sky.set_window_style 配置。只开放纯计算库与这块壁纸位图，不开放 io/os/package：

-- 脚本直接拿到壁纸 FrameBuffer 变量 wallpaper（sky.wallpaper 同对象）
local fb = wallpaper
local w, h = fb.width, fb.height
local top, bottom = 0x102040, 0x7A2F6E
-- ... 每行算插值，然后：
fb.hline(0, y, w, (r << 16) | (g << 8) | b)

-- 窗口样式
sky.set_window_style{
    corner_radius = 16,
    title_color   = 0x232A45,
    border_color  = 0x7A88C8,
    ink_color     = 0xFFFFFF,
    shadow_alpha  = 55,
}
  • 预置变量 wallpaper：addr/addr_u64、width/height、pitch_pixels/pitch_bytes/ stride、bpp/format，以及 fill/pixel/hline/vline/rect/size 方法 （sky.wallpaper 指向同一 table；sky.wallpaper_* 函数形式也保留）；
  • 窗口 chrome 的标题栏/边框/纸面/标题文字/关闭字形/圆角/软阴影从 programs/desktop/sky_style.* 的运行期配置读取，默认值与旧桌面一致；
  • 脚本错误只回退默认主题并通过串口报告，不阻断桌面；
  • 标准 C 依赖（setjmp/longjmp、locale、time、math/stdio/string 扩展）已在 lib/stdc/ 补齐并由 tests/stdc/ 覆盖；
  • QEMU 无头验证：串口标记 + 截图像素采样，见 docs/lua-desktop.md 与 res/scripts/test/lua_desktop_smoke.ps1。

3.7 Setup 安装整个 OS、Settings 与 Notepad 文件对话框

  • Setup（programs/installer/，UI 标题 SkylineSystem Setup）：在保留旧 6 个主题/配置资源安装的同时，读取构建期生成的 /mp/os.pkg （SKYOS1 容器 + 64KiB LZ4 block），递归 mkdir（syscall 22）并流式解压 安装到 /mp/system：kernel、15 个 .ko、Limine 配置/引导文件、libsky、 desktop/notepad/settings/installer/doom 等程序以及 desktop.lua；写 /mp/system/os.manifest。首启由 Settings 提示 + I / Ctrl+Alt+I 拉起；
  • 构建：make os-pkg（生成 programs/bin/os.pkg 并 e2cp 到 disk.img:/os.pkg； cm/ma 在 kernel/programs 后自动调用）；
  • Settings（programs/settings/）：启动时自动打开（2G 内存档），读取 /mp/themes.index 列出主题；Enter 通过 WM 命令邮箱让桌面立即加载选中 .lua （重绘壁纸与所有窗口 chrome），R 重载 /mp/desktop.lua，I 打开 Setup；
  • Notepad 增加 Ctrl+O Open 文件对话框（读 /mp/files.index）、 Ctrl+W Close 对话框（Save and Close / Discard / Cancel）、Ctrl+S 保存；
  • 开始菜单（任务栏最左侧按钮 / Ctrl+Alt+B）：WM 自绘的最高 z 层 overlay，列出 Explorer / Notepad / Settings / Setup / DOOM / Console / About； 鼠标点击或 Up/Down/Enter/Esc 键盘导航，点击外部关闭；菜单打开时键盘焦点 钉在 WM 自己的 reader slot，Esc 不会误关当前应用；
  • Explorer 文件浏览器（programs/explorer/，Ctrl+Alt+E 或菜单首项）： 通过新增固定 syscall 23 readdir 真实枚举 ext4 目录（不再依赖静态 files.index），支持进入目录、返回上级、刷新、文本/二进制预览、文件大小； 旧内核（槽 23 仍 reserved）自动降级到 /mp/files.index；
  • 桌面全局快捷键：Ctrl+Alt+B 开始菜单、Ctrl+Alt+E Explorer、 Ctrl+Alt+S Settings、Ctrl+Alt+N Notepad、Ctrl+Alt+I Setup、 Ctrl+Alt+D DOOM、Ctrl+Alt+C/M/H 窗口键盘兜底；
  • 详见 docs/desktop-features.md，QEMU 自动验证脚本： res/scripts/test/desktop_features_smoke.ps1、res/scripts/test/setup_os_smoke.ps1、 res/scripts/test/doom_compact_smoke.ps1、 res/scripts/test/start_explorer_smoke.py。

4. 可加载模块（Tier 2）演示

kernel/modules/loadable/ 下 15 个 .ko 演示，随 ISO 下发到 boot():/boot/modules/：

模块族 演示内容
vendor.demo.hello / greeter 模块级依赖 + 私有契约：greeter 导入 hello 的导出函数，拓扑先序加载
vendor.demo.prng / seat 随机源座位提供者：加载接管 sys_getrandom，失败/卸载回退 Tier0
vendor.demo.sched 调度策略座位：kernel.seat.sched.policy.v1 的 v1→v2 原子热替换
vendor.demo.alloc 分配策略座位：large-alloc 阈值/OOM 决策冷路径策略热替换
vendor.demo.syscall 动态 syscall 槽注册 + 固定探针槽实现覆写，热替换与卸载清除
vendor.demo.klib Tier0 共享服务消费者：直接符号（strlen/strcmp/snprintf_）+ kernel.klib.v1/kernel.sync.v1 ops
badinit / badcap / cycle_a/b 负向：init 失败事务回滚、能力拒绝、依赖环拒绝

模块作者最小示例：

#include <kmod/kmod_module.h>

KMOD_IMPORT_FN(kprintf_, int, (const char *, ...), "kernel", "kprintf_", "kernel.log.v1");
KMOD_IMPORT_KLIB(klib);          /* 或直接 extern "C" 调用 strlen/snprintf_ 等直接符号 */

static int32_t my_init(void)
{
    char buf[32];
    klib->snprintf_(buf, sizeof(buf), "strlen=%u", (unsigned)klib->strlen("x"));
    kprintf_("hello .ko: %s\n", buf);
    return KMOD_OK;
}
static void my_exit(void) {}

KMOD_EXPORT_FN(my_fn, "vendor.me.v1", 1);
KMOD_MANIFEST("vendor.demo.me", "1.0.0", KMOD_TIER_IMPL,
              KMOD_MF_BOOT | KMOD_MF_UNLOADABLE, KMOD_CAP_LOG,
              my_init, my_exit);

构建：make -C kernel modules；契约/重定位自检：make -C kernel modules-check。 ABI、加载器、拓扑、治理、热替换、座位与共享服务的完整设计见 docs/kernel-modules.md，组件清单与迁移状态见 docs/kernel-components.md。

5. 快速开始

5.1 环境（Ubuntu / WSL Ubuntu-24.04）

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y git make curl clang lld nasm xorriso \
    qemu-system-x86 qemu-utils e2fsprogs mtools e2tools dos2unix

只需 x86_64 宿主；内核默认工具链为 clang / clang++ / ld.lld （可在命令行覆盖 KCC=/KCXX=/KLD=）。首次构建会通过 kernel/get-deps 与 Limine 下载脚本拉取第三方源码/预编译引导器。

5.2 构建

# 完整构建（清理 + 依赖 + SAF 用户态 + disk.img + 内核 + .ko + ISO）
make cm

# 或增量构建（内核 + .ko + ISO，复用已生成的 disk.img/programs.saf）
make SkylineSystem-x86_64.iso -j4

# 只构建/检查 .ko
make -C kernel modules-check          # 15/15 [OK]

产物：

  • SkylineSystem-x86_64.iso — BIOS + UEFI 可引导 ISO（内核 + .ko + programs.saf）
  • SkylineSystem-x86_64.hdd — 可选 HDD 镜像：make all-hdd
  • kernel/bin-x86_64/modules/*.ko — 15 个可加载模块
  • disk.img — 用户程序 ext4 镜像（desktop/DOOM 等）；已存在时 make cm 不会重建， 需要全新文件系统请手动删除。

[!NOTE] 直接 cd kernel && make 时必须显式传 SS_BUILD_DIR： cd kernel && make SS_BUILD_DIR="$(cd .. && pwd)"（顶层 Makefile 会自动处理）。

内建组件与 .ko 的完整构建流程（源文件发现、KCOMPONENT_*/KMOD_* 宏生成的段、 链接器 KEEP/导出表、启动期拓扑构图、新增组件步骤、常见构建错误）见 docs/kernel-build.md。

5.3 运行

# UEFI（自动下载 OVMF）；默认 QEMU 参数 -m 2G -smp 4，可加 QEMUFLAGS="-m 4G -smp 8"
make run

# BIOS
make run-bios

# 或手动运行（含用户程序磁盘与 slirp 网络）
qemu-system-x86_64 -machine q35 -cpu max -m 2G -smp 4 \
  -cdrom SkylineSystem-x86_64.iso \
  -serial stdio -net nic -net user \
  -drive file=disk.img,if=none,id=drive0,format=raw \
  -device ide-hd,drive=drive0,bus=ide.0

Windows 侧可直接使用 res/scripts/0run-x86_64.bat / 0run-aarch64.bat 等脚本， 或安装 QEMU 后用 qemu-system-x86_64.exe 加载 ISO。

5.4 调试

# 非 KASLR 调试构建（GDB 地址 = 链接地址）
cd kernel && make SS_BUILD_DIR="$(cd .. && pwd)" DEBUG=1

# 手动 QEMU 加 -s（gdbstub :1234）；然后用 gdb 连接
gdb kernel/bin-x86_64/kernel
(gdb) target remote :1234

6. 测试与门禁

6.1 宿主测试（无需 QEMU）

cd tests
make -B stdc && ./bin/stdc_test          # 用户态 libc 标准函数：217 PASS
make -B kmod && ./bin/kmod_test          # 模块/组件门禁：PASS 6/6
make -B kmod-asan && ./bin/kmod_test_asan  # ASAN+UBSAN 负向/fuzz：0 报告

make -B slub slub-poison fc fc-reg sched slub-mt fc-mt   # 其余内核子系统套件
bash ../res/scripts/test/ci.sh           # 全套 CI
bash ../res/scripts/test/golden.sh       # 与金样逐行比对

tests/stdc 覆盖 Lua 所需的 setjmp/longjmp、字符串/数学/locale/time/stdio 新函数； tests/kmod 覆盖：ELF 加载器正/负向 + 2000 次 fuzz、拓扑 DAG/环、能力策略、 syscall 注册表/座位、事务回滚、内建组件模型，以及 kernel 导入的 contract/ABI/size 强校验与 klib 直接符号解析。

6.2 QEMU 串口门禁（Windows PowerShell）

pwsh -File res/scripts/test/kmod_smoke.ps1 `
     -Root C:\ZSY\SkylineSystem -WaitSeconds 200 -MinBuiltins 30

期望：KMOD SMOKE: PASS，串口包含 KMOD_SELFTEST PASS 12/12、 builtin ready ×37、kernel exports: 57 symbol(s)、桌面 PROCESS: 6，且无异常/STALL。

桌面 Lua 主题门禁（串口标记 + 截图像素采样）：

pwsh -File res/scripts/test/lua_desktop_smoke.ps1 `
     -Root C:\ZSY\SkylineSystem -UseDisk -WaitSeconds 90 `
     -ExpectWallpaperTop 0x102040 -ExpectWallpaperBottom 0x7A2F6E `
     -ExpectTitleColor 0x232A45 -RequireSource file

Installer / Settings / Notepad 对话框门禁（QEMU HMP 注入按键 + 串口标记 + 截图）：

pwsh -File res/scripts/test/desktop_features_smoke.ps1 -Root C:\ZSY\SkylineSystem
pwsh -File res/scripts/test/setup_os_smoke.ps1          # Setup 安装整个 OS
pwsh -File res/scripts/test/doom_compact_smoke.ps1      # DOOM_TINY
pwsh -File res/scripts/test/doom_compact_smoke.ps1 -MemMB 64

GitHub Actions 的 .github/workflows/ci.yml 已接入宿主套件、kmod/ASAN、stdc、静态分析与金样门禁。

6.3 构建门禁速查

make -C kernel modules-check             # .ko 段/重定位白名单
cd kernel && make kaslr-check            # KASLR 32 位重定位清零检查
readelf -r kernel/bin-x86_64/kernel | grep 32S   # 应为空

7. 文档

完整文档索引见 docs/README.md。常用入口：

文档 内容
kernel-modules.md kmod ABI、ET_REL 加载器、拓扑图、能力、事务加载/回滚、热替换、席位、Tier0 共享服务
kernel-components.md 全内核组件化台账：Tier 划分、内建组件线格式、启动映射、契约清单、迁移状态与路线图
architecture.md 分层、目录、启动序列（Tier0 + 组件拓扑）
scheduler.md EEVDF + RIP 反馈调度器（含"它不做什么"说明）
memory.md 4 级页表、大页、CoW、SLUB、TLB shootdown、W^X
smp.md AP bring-up、per-CPU、GS base、XSave、SMAP/SMEP
syscall.md 非 POSIX syscall ABI 参考
gui.md 并行软件合成器、窗口层、光标层、SDF 圆角/阴影与已知缺陷
filesystems.md VFS / SAF / lwext4 / FAT / 每 CPU 文件缓存
network.md e1000 驱动 + lwIP 移植、DHCP/ping/TCP 与边界
lua-desktop.md 桌面内嵌 Lua 5.4：预置 wallpaper FrameBuffer 变量（addr/width/height/pitch + 绘制方法）、sky.set_window_style 窗口主题、标准 C 补充与 QEMU 截图门禁
desktop-features.md Setup 安装整个 OS（SKYOS1/LZ4 + mkdir syscall + manifest）、Settings/Lua 主题、Notepad 对话框、开始菜单 + Explorer（readdir syscall 23）、桌面快捷键、命令邮箱、QEMU 验证与 AHCI/ext4 SMP 修复
doom-extreme.md DOOM_TINY 极限压缩：帧缓冲别名、去 RGBA 副本（省 575KiB）、WAD trim（11.16→9.07MB）、ADPCM 工具、64MiB zone=8 与 RP2040 对照
stability-report.md · stability-audit.md 长稳运行报告与稳定性审计
../SECURITY.md 安全状态、明确边界、已知风险与漏洞上报流程

8. 设计原则

原则 在 SkylineSystem 中的含义
边界固定、实现开放 syscall 对外契约固定；内部组件以私有契约自治（vendor.* 命名空间）；内核只做加载/治理/回滚，不做业务接口胶水
机制与策略分离 调度器/分配器/VFS/syscall 入口等机制固定在 Tier 0；策略/实现以组件或座位形式可替换
先深度后广度 只把 x86_64 做深；其他架构仅有构建配置，移植尚未实现
诚实工程 文档明确写出"没做什么"与已知风险（无内存隔离、协作式 quiesce、FAT stub、组件化路线图等）
Built from source 第三方组件（lwIP/FatFs/lwext4/flanterm/SAF/libart/hashmap/printf/x86mem/stb_truetype）均保留许可与来源说明

9. 已知限制与边界

  1. 仅 QEMU 验证：未在真机运行；测试内存 512 MB – 2 GB，默认 2 GB / 4 vCPU。
  2. 仅 x86_64：aarch64/riscv64/loongarch64 只有构建配置，未实现。
  3. 无 POSIX/Linux ABI：系统调用、libc 均为自有语义；不要期望 Linux 二进制兼容。
  4. kmod 无内存隔离：模块与内核同地址空间（与 Linux 内核模块同一信任级）； 能力位/拓扑/事务/看门狗是治理边界，不是安全沙箱。quiesce 为协作式，错误模块可绕过。
  5. 组件化仍在收敛：FAT 仅基础接线、ATA/ATAPI 未注册；kernel.netdev.v1 已导出但 e1000/lwIP 胶水仍直接调用；kernel.input.v1 为草案；分配策略仅接冷路径。 头文件暂集中 kernel/include，组件私有头下沉到 modules 树列入路线图。
  6. 既有并发风险（pre-existing）：文件缓存的 file_cache_tick 在 PIT IRQ 上下文 持锁做较重工作，与 VMM/heap 锁存在跨核 AB-BA 窗口；kmod 自检已移到 sti 前单线程 以降低触发概率，根治方向记录在 kernel-components.md §11。
  7. GUI/DOOM 内存与 Setup 边界：56MiB 可用内存下 DOOM 与 Notepad/Settings 同时常驻会触发 PMM OOM；低内存模式优先 DOOM、桌面应用 延迟。Setup 安装的是完整 OS 系统树到 ext4 /mp/system，不做分区/MBR/ limine bios-install 的裸机写盘；默认不复制专有 doom.wad/TTF。DOOM_TINY 压的是固定 buffer/WAD 音频体积，不是 RP2040 384KB 级别。
  8. 调度器 RIP 反馈无量化基准：只验证 EWMA 收敛，不宣称性能收益。

10. License

GPL-2.0 Kernel MIT Userspace GPLv3 w/RLE

  • kernel/：GPL-2.0-only（copyleft；分发修改后的内核二进制须提供完整修改源码）
  • lib/、programs/、ablib/atomic/：MIT
  • ablib/freestndchdrs/：GPL-3.0-or-later WITH GCC-exception-3.1 （可链接进独立/闭源程序，见该目录 COPYING3.RUNTIME）
  • 内核与用户态运行在独立地址空间，仅通过 syscall 通信；按 FSF 指引，MIT 用户态代码 不构成 GPL 内核的衍生作品，无 copyleft 传染。

SPDX 头正在逐步补齐（当前覆盖率约 51%，尚未完全满足 REUSE）；详见 LICENSES/、 根 LICENSE 与逐文件 SPDX 标签。

[!NOTE] 内核内 vendored 的第三方代码包括 lwIP、FatFs、lwext4、flanterm、SAF、 改编版 libart / tidwall hashmap、mpaland/printf、x86mem memops 与 stb_truetype 衍生光栅器；其许可（BSD-3 / BSD-2 / FatFs-license / MIT 等） 已在源文件中保留。

11. Thanks to

12. Main Contributors

13. Connect

E-mail: [email protected]

如果构建失败，请先确认依赖齐全并附上 make 输出开 issue；欢迎讨论内核架构与模块治理设计。