สร้างระบบปฏิบัติการใน 1,000 บรรทัด

• หนังสือเล่มนี้อธิบายวิธีสร้างระบบปฏิบัติการขนาดเล็กจากศูนย์แบบเป็นขั้นเป็นตอน
• คำว่า ระบบปฏิบัติการ (OS) หรือการพัฒนาเคอร์เนลอาจฟังดูน่ากลัว แต่ความสามารถพื้นฐานของ OS (โดยเฉพาะเคอร์เนล) นั้นเรียบง่ายอย่างน่าประหลาด
• แม้แต่ Linux เองก็เริ่มต้นมาด้วยโค้ดเพียง 8,413 บรรทัด และแม้เคอร์เนล Linux ในปัจจุบันจะมีขนาดใหญ่มาก แต่ก็เริ่มจากโค้ดเบสเล็กๆ แบบโปรเจกต์งานอดิเรก

เริ่มต้น

• จะลงมือสร้างการสลับคอนเท็กซ์พื้นฐาน, paging, user mode, เชลล์บรรทัดคำสั่ง, ไดรเวอร์อุปกรณ์ดิสก์, และการอ่าน/เขียนไฟล์ด้วยภาษา C
• ทั้งหมดนี้ทำได้ด้วยโค้ดเพียง 1,000 บรรทัด
• ส่วนที่ยากที่สุดของการสร้าง OS ด้วยตัวเองคือการดีบัก
• ก่อนจะสร้าง printf debugging ขึ้นมาใช้งานเอง คุณจะยังใช้มันไม่ได้ และต้องเรียนรู้เทคนิคกับทักษะการดีบักหลากหลายแบบที่ไม่จำเป็นในการพัฒนาแอปพลิเคชันทั่วไป
• โดยเฉพาะเมื่อเริ่มจาก "ศูนย์" คุณจะต้องเจอกับส่วนที่ยากอย่างกระบวนการบูตและ paging
• แต่ไม่ต้องกังวล! คุณจะได้เรียนรู้วิธีดีบัก OS ด้วย
• ยิ่งการดีบักยากมากเท่าไร ความพึงพอใจเมื่อทำสำเร็จก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
• มาร่วมกระโดดเข้าสู่โลกอันน่าตื่นเต้นของการพัฒนา OS กัน!

ข้อมูลอื่นๆ

• สามารถดาวน์โหลดตัวอย่างการใช้งานได้จาก GitHub
• หนังสือเล่มนี้เผยแพร่ภายใต้สัญญาอนุญาต CC BY 4.0 และตัวอย่างการใช้งานกับซอร์สโค้ดอยู่ภายใต้สัญญาอนุญาต MIT
• ควรคุ้นเคยกับภาษา C และสภาพแวดล้อมแบบ UNIX และถ้าคุณรัน gcc hello.c && ./a.out ได้ ก็พร้อมแล้ว
• หนังสือเล่มนี้เดิมเขียนขึ้นเป็นภาคผนวกของหนังสือภาษาญี่ปุ่นชื่อ "การออกแบบและการพัฒนาไมโครเคอร์เนล"
• ขอให้สนุกกับการแฮ็ก OS!

สารบัญของหนังสือ

0. Intro
1. Getting Started
2. RISC-V 101
3. Overview
4. Boot
5. Hello World!
6. C Standard Library
7. Kernel Panic
8. Exception
9. Memory Allocation
10. Process
11. Page Table
12. Application
13. User Mode
14. System Call
15. Disk I/O
16. File System
17. Outro

[princox]

ปกติระบบปฏิบัติการเป็นสิ่งที่เคยได้เจอแค่ในหนังสือ พอได้เห็นเป็นโค้ดจริงก็เลยดีมากครับ

ขอบคุณที่แชร์ข้อมูลดี ๆ ครับ

[yuhyun]

ขอบคุณสำหรับข้อมูลดี ๆ มาก ๆ !!!!!!!

[reagea0]

• หนังสือเล่มนี้เดิมเขียนขึ้นเป็นภาคผนวกของหนังสือภาษาญี่ปุ่นชื่อ "การออกแบบและการอิมพลีเมนต์ไมโครเคอร์เนล"

ผมอิจฉาคำพูดนี้มากเลยนะ ดูเหมือนว่าญี่ปุ่นจะมีหนังสือเฉพาะทางดี ๆ ออกมาเยอะจริง ๆ คงเป็นเรื่องของจำนวนประชากรสินะ?

[gurugio]

พอมองหนังสือที่ถูกแปลแล้ว ดูเหมือนว่าจะไม่มีหนังสือที่ลงลึกมากในเชิงเทคนิค แต่ก็รู้สึกว่าเหมือนมีหนังสือออกมาหลากหลายสาขาอยู่เหมือนกัน สุดท้ายน่าจะเป็นเพราะตลาดใหญ่กว่านั่นแหละครับ

[romakus]

ขอบคุณสำหรับข้อมูลดีๆ ครับ

[skrevolve]

ลองทำดูสักครั้ง หรืออย่างน้อยถ้าเข้าใจจนถึงระดับหนึ่ง ภายหลังก็จะมองเห็นว่าระบบ Linux ทำงานอย่างไร จึงมีประโยชน์เวลาใช้งาน Linux

[gurugio]

จนถึงช่วงต้นทศวรรษ 2000 การที่แต่ละคนลองสร้างเคอร์เนลเล็ก ๆ เองก็เคยเป็นกระแสอยู่พักหนึ่ง ผมเองก็เคยทำเหมือนกัน และด้วยเหตุนี้จึงได้ทำงานพัฒนา Linux kernel อยู่หลายปี ในประเทศเองก็มีหนังสือเกี่ยวกับการสร้างระบบปฏิบัติการออกมาหลายเล่มเหมือนกัน ถ้าลองค้นหาดูดี ๆ ก็น่าจะหาหนังสือที่อธิบายรายละเอียดได้มากกว่านี้มาอ่านได้
ถ้าไม่ได้จะย้ายงานไปสายที่เกี่ยวข้อง ทำเอาสนุกอย่างเดียวก็ไม่เลวนะ แต่ถ้าเป็นผม ทุกวันนี้คงแนะนำให้ไปศึกษาเรื่อง AI หรือ k8s มากกว่า ทุกวันนี้ก็ยังมีคนโพสต์ในที่อย่าง KLDP เป็นครั้งคราวว่าอยากเป็นนักพัฒนาเคอร์เนล แต่พอไปดูคอมเมนต์ก็มีแต่คนบอกให้ไปต่างประเทศกันหมด

[bbulbum]

คงเป็นเพราะในประเทศเราไม่มีบริษัทที่ลงทุนในระดับเคอร์เนลสินะครับ..? 555

[gurugio]

ไม่แน่ใจว่าเป็นเพราะไม่จำเป็นเลยไม่ทำ หรือเพราะทำไม่ได้กันแน่ แต่ที่แน่ ๆ คือไม่มีครับ

[coma333]

ขอบคุณสำหรับข้อมูลดี ๆ ครับ

[tsboard]

หนังสือแบบนี้นี่แหละคงเหมือนคัมภีร์ลับวิทยายุทธ์ที่พูดถึงกันในนิยายกำลังภายในสินะ 555

[bbulbum]

น่าสนใจมากเลยครับ สักวันหนึ่งผมก็อยากลองศึกษาการเขียนโปรแกรมระบบดูสักครั้งเหมือนกัน และรู้สึกว่านี่น่าจะเป็นจุดเริ่มต้นที่ทำให้เข้าใจการทำงานของ OS ในเชิงการเขียนโปรแกรมได้!

[GN⁺]

ความคิดเห็นจาก Hacker News

• ผู้เขียนได้เขียนหนังสือเพื่อให้สามารถลองสร้างระบบปฏิบัติการด้วยตัวเองได้ในช่วงสุดสัปดาห์ และสามารถใช้ภาษาโปรแกรมที่ชอบอย่าง Rust หรือ Zig แทน C ได้

  • โดยตัดให้เหลือเฉพาะส่วนที่จำเป็นเท่านั้น ไม่ได้ทำให้คล้ายกับ UNIX และการคิดเปรียบเทียบความแตกต่างกับ Linux หรือ Windows ก็สนุกดี
  • การออกแบบระบบปฏิบัติการก็เหมือนกับการสร้างโลกของตัวเอง
  • บางย่อหน้าอาจให้ความรู้สึกเหมือนแปลด้วยเครื่อง และหากมีเวลาก็ขอให้ส่ง PR มา
  • เนื้อหาเขียนด้วย Markdown

• จากประสบการณ์การเขียนระบบปฏิบัติการแบบ "hobby" แนะนำให้เพิ่มการตั้งค่าดีบักด้วย GDB ให้เร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้

  • QEMU มี GDB server ในตัว และต้องเชื่อมต่อ GDB client ของสถาปัตยกรรมเป้าหมาย (riscv) ไปยัง QEMU GDB server ผ่านเครือข่าย

• คิดว่าการสร้างระบบปฏิบัติการขนาดเล็กสำหรับ RISC-V เป็นเรื่องที่ยอดเยี่ยม

  • ส่วนตัวเคยเขียนเคอร์เนลสำหรับ x86-64 ด้วย Nim และกำลังพัฒนา JetBrains plugin อยู่

• สำหรับคนที่ชื่นชอบ Rust คู่มือของ phil-opp น่าจะเป็นแบบฝึกหัดที่สนุก

  • ตอนลองครั้งแรกเข้าใจเพียงประมาณ 5% แต่หลังจากนั้น 2-3 ปีก็กลับมาลองใหม่และค่อย ๆ ทบทวนหัวข้อทีละอย่าง

• เริ่มศึกษาด้าน RISC-V แล้ว และพบว่า emulator ที่หนังสือที่กำลังอ่านให้มานั้นเรียบง่ายกว่า QEMU และมีไลเซนส์ที่ดูแปลก ๆ

  • ดูเหมือนเป็นโครงการเชิงวิชาการ และสงสัยว่ามีการใช้งานจริงหรือไม่

• คิดว่าน่าสนใจที่จะนำไปเปรียบเทียบกับ xv6-riscv

  • มีการให้เวอร์ชัน HTML ของหนังสือ xv6 ด้วย

• การพูดคุยระดับ low-level น่าสนใจอยู่เสมอ

  • พบคำผิดเล็กน้อยในหน้า "RISC-V 101" โดยเขียนเป็น "CPU" ผิดจากที่ควรเป็น "ISA"

• ส่วนที่ยากที่สุดของการสร้างระบบปฏิบัติการคือการดีบัก

  • ยิ่งอายุมากขึ้นก็ยิ่งคิดว่าปัญหาที่ไม่ต้องใช้ความเชี่ยวชาญซับซ้อนสามารถแก้ได้ด้วยการลองซ้ำไปเรื่อย ๆ

• มีการกล่าวถึงสองโครงการ

  • nuta/microkernel-book
  • mit-pdos/xv6-riscv

• เป็นแหล่งข้อมูลที่ดี และบันทึกเก็บไว้เพื่ออ่านในช่วงสุดสัปดาห์

[mhcoma]

ทำเคอร์เนลด้วย Nim...
คงสนุกน่าดูนะ