一个全新的自主的操作系统内核LMOS将要在2012.10.1和大家见面

      操作系统大家可能很陌生，也可能不陌生。不陌生的原因是现在几乎每个人每天都在和操作系统打交道，不是和计算机上的操作系统打交道，就是和手机的操作系统打交道。陌生的原因是，大家可能被她那华丽的用户界面遮住了双眼，以至于看不到她
那神秘的身形。可是这个神秘的她究竟在幕后操控着什么，干了些什么坏事、什么好事，她好像掌控着计算机的一切。谁也逃不掉，包括使用计算机的我们，除非你不使用计算机。于是我就带着一份好奇，认真的研究了她，并亲自用代码实现了一个真正
可以在x86物理机器上正常运转的内核。并且具备现代意义操作系统的大部分特性。大家可能觉得我很傻，是的，我自己也这样认为的，不仅傻而且有些“神经”。因为现在软件的主题是，高层框架及应用。很少有人去研究这些底层核心的基础软件。
但是有两点不管大家认不认同，我是认同的，第一如果没有基础软件，什么框架，什么应用都是空谈。第二我如果去搞框架、应用，那么我将永远无法知道这些底层的细节。
      关于我的LMOS，还是从我的操作系统梦开始说起。

关于我的操作系统梦
      这个梦想发源于2008年初， 那时候我刚刚接触C语言，因为我喜欢计算机编程。我像很多人一样，在我的计算机上写了这样一个程序：

int main()
{
    printf(“hello world！”);
    return 0;
}

       我想这个程序很多人都写过，当我编译运行时，计算机屏幕上出现了hello world！。说实话我当时并没有大多数人第一次成功运行时的惊喜，相反给我一种奇怪的感觉，显然这个程序完成输出hello world！功能的主要函数是printf（）。可是这个函数哪儿来的，在我的程序中从来没有实现过。我当时就奇怪啊，最后我通过Google知道了答案，这是个库函数，它最终会调用操作系统的。这个答案顿时让我的心情一落千丈，甚至很伤心，因为在我的想像中，我的代码应该是能控制计算机所有的行为
的。不过还好，我知道了我的计算机里存在着操作系统，就是它在控制着我们的计算机。接着，我又Google了C语言的历史，因为我想知道我学了它究竟能干点什么。于是我发现了UNIX，咦，UNIX是何物，平日周围玩计算机的朋友们嘴里都叨唠着什么
windows 2000啦、windows xp啊。进一步Google才发现UNIX是一个非常伟大的操作系统，并且还让我知道了，开发C语言那两位科学家开发C语言就为了写UNIX系统。啊！这个答案让我的心情畅快了不少，也正是这个答案，在我的心中埋下这样的
一个梦。

关于我的操作系统
       我在经过了三年的学习之后，先后学习C，x86汇编，数据结构，编译原理，操作系统理论以及硬件体系结构方面的资料后，我的操作系统旅程开始了……最初只是为了满足一下自己的求知欲，好奇心，只是为了过过瘾。后来我就想为什么不把自己过瘾的成果拿出来分享呢，想到这里我废弃了我写了三个月所有的代码。从安全、稳定、性能、及可扩展性和可维护性方面进行了全面的考虑和全新的设计。确切的说这不是一个完整的操作系统，只是一个操作系统内核。我给这个刚刚起步的内核起了个名字即LMOS，L，liberty也,为什么不是free这是有原因的……我是一个向往自由自主的人，当然是精神上的自由，比如让别人的代码控制我的计算机我就不开心了……M，madness也，我觉得吧，一个人写操作系统内核确实让人感觉是一件很疯狂的事，但就算疯狂我也觉得自豪。这也可能是我自我感觉良好吧。
       LMOS内核有什么特性呢，大家首先看看总框架图吧，别人说一图解千言。

  
       首先简单说一下LMOS内核的特性，LMOS内核包括了进程管理、内存管理、文件管理和IO管理将来可能会加入电源管理。由于它只是个内核，所以暂时没有考虑用户操作接口，应用软件编程接口，等我完善了驱动程序框架后，我会对外公开应用
软件编程接口，和驱动程序编写接口。
进程管理
       下面我们就来说说LMOS内核的进程管理器的特性，大家先请看图：

  
       进程的提出要回到上世界50年代，它是个非常重要的概念，是操作系统内核实现多任务的重要机制，是对一个运行时程序的资源集合的抽象。我曾天真的想提出一种全新的机制，但是我没有想出比这更好的了。每个程序要运行LMOS都为此程
序创建一个进程，在这个进程内部LMOS会创建一个默认的线程。当然一个进程可以有更多的线程，是的，LMOS是一个多进程多线程的内核，事实上LMOS的CPU调度器，调度的基本单元是线程而非进程。至于为什么要提供多线程的机制，请大家
看看相关文档。大家伙儿，大可以这样认为操作系统内核对进程线程的管理，就是对计算机的CPU进行管理。LMOS内核最多支持8线程的CPU，为什么不是8核、8颗，这是有区别的，因为现在一颗CPU可以有多个核心每个核心又可以有多个线程，一
搬是一核有两个线程，前提是该CPU核支持多线程。当然一个CPU核至少可以运行一个线程。更多细节请参阅intel超线程技术和SMP规范。如果大家觉LMOS支持8线程的CPU少了的话，可以和我交流，我只需要改变这个宏#define LMOS_CPU_MAX_NRS 8 就行了。至于调度算法嘛，采用的是动态优先级的算法，这个以后我以后会改进的。
内存管理  
       每个现代意义的操作系统内核都必须对内存进行高效的管理，内存是所有软件包括内核运行时不可缺少的资源。一个内存管理器是否高效健壮，将直接影响整个操作系统的效能和安全。大家先看看内存管理器的框架图吧：

 
        LMOS内核是一个基于intel x86平台的全32位内核，所以最多支持不超过4GB的物理内存。将来我可能会开发64位的内核。LMOS内核的物理内存管理是基于CPU分页机制的，CPU的MMU部件通过页表把CPU的虚拟地址映射成物理地址的。但是
intel x86 CPU 必须先经过分段在才能分页，实际上我的LMOS内核采用的是平面分段模型，这就轻松的绕过CPU的段机制，直接应用分页机制。这算是把CPU忽悠了一把。事实上有了分页，分段是多余的。intel这么做是为了兼容，为了兼容又何
只一此，比如那丑陋的A20地址线、那排的乱七八糟的段描述符。最让我沮丧的就是那个TSS任务状态段。LMOS内存管理算法是采用SUN公司（我是个怀旧的人）提出的伙伴系统算法。这个操作系统理论书籍上也有介绍。非常优秀的算法，linux
内核也是采用这种算法，说到这里，本人郑重申明：我的LMOS内核没有抄袭任何开源操作系统的一行代码，甚至一个字符。
IO管理
       IO实际上是一个非常重要的，我很难想像一操作系统不能处理IO，它还能叫操作系统吗。别看操作系统理论书籍上花大量的篇幅讲解进程，IO只是很少一部分，当你实际去实现一个可以运转的操作系统的时候，相信我你一定会发现，实现IO
的代码量比实现进程代码量，多出不只一个数量级。大家同样先看图：

  
       想要对计算机中令人眼花缭乱的IO设备进行标准一致的管理，就需要层层抽象。因为每个IO设备的特性都不一样，它们的功能、速度、存在的形式、以及对操作它们的方式都千差万别。搞那么多抽象层，当然不是无聊，就是为了在不同的层中屏
蔽它们各自的差异。暂时也没可以什么新特性可以向大家介绍，因为IO框架还待完善。
文件管理
        LMOS内核的文件系统是一个基于B*树的数据结构的，我还在开发之中没有完成不过我一定会完善它的，请大家试目以待。有图为证：


关于我的操作系统开发使用的工具链
       LMOS内核开发大概有10%的纯汇编代码，5%的嵌入式汇编代码，85%的C语言代码，总共4万多行。纯汇编代码是用NASM编译的，因为我不喜欢GAS的汇编语法，有时常常出错，C语言代码是用GNU的GCC，链接工具也是GNU的LD。感谢这些优秀的工具，没有它们我的LMOS内核也只能是代码。GCC编译器确实很强大，代码优化也算好，提供了许多扩展特性，还有它的后端支持许多CPU，这个世界很难在找出这么优秀的编译器了。一开始我想开发一种全新的编程语言，它应该包括C的所有特性，但是比C还更接近于硬件,然后用这种语言去实现我的LMOS。后来我父亲说你神经病啊，是啊一个人写系统内核已经很疯狂了。
关于LMOS是否开源
       首先我开发操作系统内核，一是出于一种求知欲，怀揣着好奇，秉着对计算机的热爱。二是我是一个脑瘫患者，无法向正常人一样生活、工作。整日在家除了用计算机上上网，就喜欢捣鼓计算机了。读书不多，由于身体原因只念到初中。好了说正经
的，开源这事儿，等我代码比较成熟之后我会考虑的，不是现在，代码太烂我怕高手们会笑话。
关于LMOS的维护
       我会平均每个月更新一次，不断的完善，不断的加入新的特性，直到可以实际应用为止，目前还不能完成任何功能，LMOS只能初始化并启动计算机，shell进程只能简单响应用户键盘输入，不能做任何事情。但是我说过，我一定会不断的完善LMOS，
直到可以使用。还望大家给予支持和关注。
        LMOS会在2012.10.1放出二进制文件和虚拟硬盘镜像和大家见面！！