JSLinux

• Ein JavaScript/WASM-basierter PC-Emulator, mit dem sich Linux und Windows NT im Browser ausführen lassen; das Projekt wurde 2011 von Fabrice Bellard als erster x86-JS-Emulator gestartet und wird bis heute weiterentwickelt
• Kompiliert TinyEMU-basierten C-Code mit emscripten und unterstützt über VirtIO-Geräte Dateisystem, Netzwerk und Blockgeräte
• Die x86-64-Bit-CPU-Emulation ist hoch ausgereift und umfasst selbst aktuelle Erweiterungsbefehlssätze wie AVX-512, APX
• Unterstützt auch RISC-V-32/64-Bit-CPU-Emulation; verschiedene Distributionen wie Alpine Linux, Buildroot können ausgeführt werden
• Verfügt über praktische Einsatzszenarien wie Performance-Benchmarking von JavaScript-Engines, Unix-Lernen im Browser und das Ausführen von Legacy-PC-Software

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Geschichte

• Die erste Version von 2011 war der erste PC/x86-Emulator, der in JavaScript geschrieben wurde, und nutzte x86-Helfer- und Gerätecode aus QEMU wieder
• 2015 wurde das asm.js-Subset angewendet, was in unterstützenden Browsern zu Geschwindigkeitsgewinnen führte
• 2016 wurde mit TinyEMU ein RISC-V-Emulator geschrieben; anschließend wurde der C-Code mit emscripten in JavaScript umgewandelt
  • Es wurde ein von jor1k (Sebastian Macke) inspiriertes VirtIO-9P-Dateisystem ergänzt, wodurch der Zugriff auf entfernte Dateisysteme sowie Datei-Import/Export erleichtert wurde
• Um VirtIO-Geräte auch im x86-JS-Emulator wiederzuverwenden, wurde der JSLinux-asm.js-Code nach C konvertiert und anschließend mit emscripten erneut in JavaScript zurückübersetzt
  • Durch feines Tuning wurde eine höhere Performance als bei der handgeschriebenen asm.js-Version erreicht
• Um Windows NT auszuführen, wurde anfangs QEMU verschachtelt innerhalb des emulierten Linux gestartet
  • Da der x86-Emulator die Virtualisierungserweiterung AMD SVM unterstützt, war auch der verschachtelte Betrieb praktisch nutzbar
• Die aktuelle Version emuliert fehlende PC-Geräte direkt selbst, darunter PS/2-Tastatur/Maus, IDE-Festplatte und Dummy-VGA, sodass Windows NT nativ ausgeführt werden kann

x86-CPU-Emulation

• x86-CPU-Emulation mit Unterstützung für:
  • CPU der Pentium-Klasse
  • x87 80-Bit-Gleitkomma (bitgenau)
  • PAE
  • CMOV-Befehle
  • Unterstützung für MMX, SSE2
  • AMD SVM-Erweiterungen für virtuelle Maschinen (mit Nested Page Table-Unterstützung)
  • Auslesen des Befehlszählers über RDPMC
• Bekannte Einschränkungen:
  • Keine Segmentgrenzen- und Rechteprüfung bei Speicherzugriffen
  • Kein Debug-Support (DRx-Register)

Emulierte Geräte

• 8259 PIC (Programmable Interrupt Controller)
• 8254 PIT (Programmable Interrupt Timer)
• 16450 UART (nur für Debugging)
• Echtzeituhr
• PCI-Bus
• VirtIO-Konsole, 9P-Dateisystem, Netzwerk, Blockgeräte, Eingabe
• Simple framebuffer
• IDE-Controller, PS/2-Tastatur/Maus, Dummy-VGA-Display (jeweils optional)

RISC-V-CPU-Emulation

• Emulation einer 32-Bit- oder 64-Bit-RISC-V-CPU mit Unterstützung für 64-Bit-FPU und komprimierte Befehle (compressed instructions)
• Derzeit werden RISC-V-64-Bit-Distributionen von Buildroot und Fedora bereitgestellt
• RISC-V-32-Bit-Images sind weiterhin verfügbar, werden jedoch nicht mehr aktiv gepflegt
  • Verfügbar als buildroot-riscv32-Konsolenversion sowie X-Window-Version

Performance

• Stand 2017 lief der x86-Emulator in Firefox auf einem gewöhnlichen Desktop-PC mit etwa 100 MIPS
• Mit dem integrierten Dienstprogramm vmtime lassen sich detaillierte Benchmarks durchführen

JavaScript-Terminal

• Eine verbesserte Version des ursprünglichen JSLinux-Terminals mit Unterstützung für Scrollbars und URL-Highlighting

Linux-Distributionen

• Verwendet Distributionen von Alpine Linux und Buildroot
• Ergänzt um benutzerdefinierte Pakete wie vfsync, qemacs und tcc
• Optionale X-Window-Unterstützung über den Fluxbox-Fenstermanager

Networking

• Internetzugang ist innerhalb des Emulators möglich
• Verwendet ein von Benjamin Burns bereitgestelltes websocket VPN
• Bandbreite auf 40 kB/s begrenzt, maximal 2 Verbindungen pro öffentlicher IP erlaubt

Anwendungsfälle

• Benchmarking von JavaScript-Engines (z. B. Messung der Linux-Bootzeit) sowie Nutzung neuer Browser-Technologien wie asm.js und WASM
• Lernen von Unix-Kommandozeilenwerkzeugen ohne den Browser zu verlassen
• Sicherer Dateizugriff im Browser (vfsync)
• Ausführung von Legacy-PC-Software

Quellcode und ähnliche Projekte

• Der Quellcode der RISC-V-Version wird im Projekt TinyEMU bereitgestellt; zudem gibt es vorcompilierte, leicht installierbare Demos
• Ähnliche Projekte:
  • jor1k: OpenRISC-OR1K-CPU-Emulator
  • v86: PC-Emulator
  • angel: RISC-V-CPU-Emulator

[ndrgrd]

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