Ein kleines Buch über die Entwicklung von Betriebssystemen

• Ein praxisorientierter Leitfaden dafür, wie man selbst ein x86-Betriebssystem entwickelt
• So geschrieben, dass technische Details vermittelt werden, ohne zu viele Informationen über Codebeispiele oder Samples preiszugeben
• Erklärt weder die Theorie von Betriebssystemen noch die Funktionsweise eines bestimmten Betriebssystems
• Die frühen Kapitel sind detailliert und konkret erklärt, damit man sich schnell an das Schreiben von Code gewöhnen kann
• Die späteren Kapitel skizzieren Konzepte und Anforderungen grob und regen die Leser dazu an, Implementierung und Design selbst zu übernehmen
• Wenn man Betriebssystemtheorie lernen möchte, wird Modern Operating Systems von Andrew Tanenbaum empfohlen

Wichtige Kapitelinhalte

• Frühe Kapitel
  • Kapitel 2–3: Entwicklungsumgebung einrichten und den OS-Kernel in einer virtuellen Maschine booten → Beginn des Codens in C
  • Kapitel 4: Bildschirmausgabe und Ausgabe über den seriellen Port
  • Kapitel 5: Segmentierung
  • Kapitel 6: Interrupts und Eingabeverarbeitung
• Nach der Entwicklung eines funktionsfähigen Kernels
  • Kapitel 7: Vorbereitung der Unterstützung für Anwendungen im User Mode
  • Kapitel 8–9: Einrichten von virtuellem Speicher mittels Paging
  • Kapitel 10: Speicherallokation
  • Kapitel 11: Ausführen von Benutzeranwendungen
• Fortgeschrittene Themen
  • Kapitel 12: Dateisystem
  • Kapitel 13: System Calls
  • Kapitel 14: Multitasking

Hintergrund des Buchs und Entwicklungsprozess

• Dieses Buch und der OS-Kernel wurden im Rahmen eines fortgeschrittenen Individualkurses am schwedischen Royal Institute of Technology entwickelt
• Die Autoren hatten zuvor Kurse zur OS-Theorie belegt, aber nur wenig praktische Erfahrung mit echter Kernel-Entwicklung
• Um die Theorie praktisch umzusetzen und ein tieferes Verständnis zu gewinnen, richteten sie einen neuen Kurs ein und verfassten dieses Buch
• Die x86-Architektur war über lange Zeit die am weitesten verbreitete Hardware-Architektur, und es gibt umfangreiche Referenzmaterialien sowie Emulatoren
• Die Dokumentation zu Hardware-Details war häufig komplex und schwer verständlich

Entwicklungsweise

• Etwa 6 Wochen lang in Vollzeit daran gearbeitet
• In kleinen Schritten implementiert und nach jedem Schritt manuelle Tests durchgeführt → Ursachen von Bugs leichter nachvollziehbar
• Der Großteil des Codes wurde per Pair Programming geschrieben → erwarteter Effekt: weniger Bugs

Zielgruppe

• Geeignet für Leser mit folgendem Hintergrundwissen:
  • Vertraut mit UNIX/Linux und Systemprogrammierung
  • Vertraut mit der Programmiersprache C
  • Verständnis von Computersystemen und hexadezimaler Notation
• Auch Anfänger können es als Lernwerkzeug nutzen, der Schwierigkeitsgrad ist jedoch hoch

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Hacker-News-Kommentare

• Ich liebe osdev. Ich kenne das Endziel nicht, aber die Tatsache, dass man bauen kann, was man will, ist einfach großartig

  • Als ich grundlegende x86-Interrupts und Systemaufrufe zum Laufen gebracht habe, ergab plötzlich alles Sinn
  • Sobald man mit Systemaufrufen anfängt, gehört einem die Welt
  • Ich kann nur dringend empfehlen, sich hobbymäßig mit OS-Entwicklung zu beschäftigen
  • Ich habe es als Gelegenheit genutzt, Rust zu lernen, und viel mehr bekommen als erwartet
  • Inzwischen bin ich einigermaßen vertraut mit Rust und kann mehr Double- und Triple-Faults auslösen als die meisten anderen Leute

• Viele Leute empfehlen ihre bevorzugte Alternative, aber ich bin immer noch ein großer Fan von Project Oberon

  • Für das Computing des Jahres 2025 ist es vielleicht nicht geeignet, aber es ist ein kleines grafisches OS, geschrieben in einer speichersicheren Systemprogrammiersprache
  • Es gibt genug Material, um etwas über OS-Entwicklung zu lernen
  • Project-Oberon-Website

• Dieses Buch hat den klassischen Makel von osdev-Tutorials

  • Viele Erklärungen zu x86-Details, aber fast nichts zu osdev
  • x86-Details sind nicht osdev
  • Es ist nur ein winziger Teil dessen, womit sich ein grundlegendes OS befassen muss

• Mein Lieblingsbuch zu Betriebssystemen ist Operating Systems: Three Easy Pieces

  • Es geht mehr darum, wie sie funktionieren, als um ihre Entwicklung
  • Es ist kostenlos als HTML und PDF verfügbar, und es gibt auch eine gedruckte Ausgabe zu kaufen
  • OSTEP-Website

• Danke! Das sieht nach großartigem Material zu diesem Thema aus

  • Ich wünschte, ich hätte noch den Sourcecode des "OS", das ich als Teenager gebaut habe
  • Ich habe einen MBR-Bootloader geschrieben, in den Protected Mode gewechselt, Zeichen auf dem Bildschirm angezeigt und sogar Tastatureingaben verarbeitet
  • Wenn du nach einer unterhaltsamen Herausforderung suchst, kann ich es nur wärmstens empfehlen

• Dieser Kommentar weckt Nostalgie nach den 2000ern

  • Eine Website namens planet-source-code.com war in der Entwickler-Community beliebt
  • Dort gab es Hunderte von Mini-Betriebssystemen, die von Mitgliedern geschrieben wurden
  • Die meisten hatten Bootloader in C/C++ und Assembly, wurden mit Mingw32 kompiliert und von gewöhnlichen Disketten gebootet

• Das Buch ist gut. Es lohnt sich, die Issues auf GitHub anzuschauen

  • Es gibt Stellen, die korrigiert werden müssen
  • Der letzte Commit liegt 10 Jahre zurück

• Ich wünschte, zwei japanische Bücher über Betriebssystementwicklung wären ins Englische übersetzt worden

  • Sie führen sogar bis dahin, Fenster in einer grafischen Umgebung zum Laufen zu bringen
  • Eines davon ist eine 30-Tage-Challenge
  • MikanOS GitHub
  • 30-days Homemade OS GitHub
  • Es gab einen Versuch, "30-days Homemade OS" ins Englische zu übersetzen, aber er kam nicht weit
  • os-in-30-days GitHub
  • Ich kenne kein Buch und keinen Artikel auf Englisch, die so weit gehen
  • Bei Fusion ist das Kapitel zur grafischen Umgebung noch nicht fertig
  • Fusion-OS-Website

• Ich frage mich, wo die Dokumentation für das kleine rote OS-Buch ist

  • Kylin Operating System Wikipedia

• Wenn wir schon über OS-Entwicklung sprechen: Spiele machen das Lernen unterhaltsam

  • Ich wollte ein Spiel machen, das Betriebssysteme lehrt, indem man durch die Computergeschichte reist
  • Die Spieler würden die Rolle von Prozess-Scheduler und Interrupt-Handler übernehmen
  • Man könnte auf einem Single-CPU-System mit sehr begrenztem RAM anfangen, zu SMP-Systemen aufsteigen und schließlich bei den verteilten Multi-System-Computing-Plattformen von heute ankommen