关于LMOS-00.07的架构重大变革

关于LMOS-00.07的架构重大变革

首先LMOS没有死，只是我最近忙于写书，暂停了LMOS的开发，然而在这过程中，又诞生了另一个操作系统——LMOSEM。从名字就能想到这是个嵌入式系统。当然写书之余，没有忘记LMOS。不断的思考、寻找更为先进的算法、机制和模型。

LMOS-00.07将有如下改进：

1.       更先进的内存管理，特别是大块连续内存的分配与释放，可以轻松获取、释放上GB的连续大块内存，我不会像XXXX公司牛吹的大，最后牛都吹炸了，还是什么都不是，到时大家亲自验证。

2.       更先进的驱动模型，我的驱动模型很简单、很奇怪，我采用了“一切皆为内存”的机制。这种机制可能世界上所有的OS都没有用过。

3.       我在原有的代码基础上，重新设计一个全新的架构，这个架构主要加入了“子内核”的概念。

以上三点，最后一点，即全新的架构，才是我们这次关注的，前面两点，以后再加于介绍。

先看架构图，如下。

上面这个图可以分为如下几层，如下：

1.       用户层，用户应用进程和应用程序相关库。

2.       API层，LMOS内核的API。

3.       API接口对象管理层，把相应的API传给相应的子内核，并管理子内核的API对象。

4.       内核层，这里将有许多子内核对象，还有物理内存管理器、中断管理器、初级设备管理、底层接口、子内核管理器。

5.       Hal层，分离硬件相关层。

6.       硬件层，所有的物理硬件。

         除内核层外，其它层相对直观易懂。我们来仔细看看内核层，通过上图和上面的介绍。知道内核层中有：物理内存管理器、中断管理器、初级设备管理、底层接口、子内核管理器、许多子内核对象。下面分别介绍他们。

         1. 物理内存管理器

         内存是所有程序包括内核本身，运行的基础。所以要合理管理使用。而物理内存管理器，就是管理计算机内的所有的物理内存。利用了新的算法，可以高效分配、释放大块连续的内存，并向其它组件开放接口。内核的其它组件要使用内存，直接调用这些接口。例如进程管理组件，需要分配进程描述符，分配进程的栈等……虚拟内存管理组件最终还是要获取物理内存的……而这些仅仅只需要调用物理内存管理器的接口即可。

         2. 中断管理器

         中断虽说是异步事件的通知信号，但是从另一种角度来看的话，它也是运行内核代码的开始入口。中断管理器负责管理所有物理中断，它能准确知道系统内有多少个中断源，只哪个中断源上来了中断，如何开启或者屏蔽它们，并向其它组件开放接口。内核其它组件只要调用其接口就行，例如内核要响应某个中断，只要向中断管理器注册一个回调函即可，当中断产生时中断管理器会自动调用该中断上的回调函数。有时可能要禁止某些中断，也可以使用中断管理器的接口。

         3. 初级设备管理

         操作系统最重要的任务是管理好计算机内各种各样的设备，但是这里的初级设备管理，并不对设备进行任何抽象，只是表明系统内有多少个设备，它们占用的资源，以及设备的热拔插。初级设备管理上层内核其它组件提供接口。例如上层子内核内的设备管理组件可以用这些接口，获取系统内所有的设备及设备所占用的资源情况，从而为这个设备加载设备驱动程序。还可以向它注册回调函数，响应设备的热拔插机制。

         4. 底层接口

         这个非常简单，就是一些共用函数，被所有其它组件使用，例如：自旋锁、信号量、读写寄存器等。

         5. 子内核管理器

         子内核管理器，专门用于管理子内核对象的（子内核对象见下面），每个子内核对象必须要向子内核管理器注册和向API接口对象管理器注册API接口对象，然后子内核管理器调用子内核对象的初始化程序。子内核管理器还可以卸载停用某个子内核对象，当然动态加载也是可行的。

         6. 子内核对象

         我们把传统操作系统内核里的所有组件，进行稍稍改进一下，封装成一个大模块，这个大模块就称为子内核对象。这个子内核对象完全保留传统操作系统内核的功能，只是它不需要管理物理内存，不需要写中断处理代码，只需要调用这些接口和注册回调函数即可。就像上图中LMOS子内核对象一样，它只要实现虚拟内存管理组件即可。它的设备管理组件也不需要扫描物理设备，而是调用初始设备管理器提供的接口。对于编写子内核对象的人，只要明白这些接口就行了。

         基于上面这些想法，不难发现只要把linux内核稍稍改动一下就能以子内核对象的形式加载到LMOS中运行，为上层应用提供服务。也可以同时加载多个不同的子内核对象。当然我们熟悉这些接口后完全可以自己构建一个全新的子内核对象，比如你认为LMOS子内核对象是渣渣，你完全可以用你的子内核替代它。当一个子内核对象出现问题时，我们还可以停用它，这是不是美多了。

         最后，还是那句话，我会以自由、实干、开放、平等的精神，和大家一起把LMOS玩下去，记住我们不是为了商业利益，我们不需要和别人比性能、比安全、比实用、比用户，我们只是出于学习，出于过过瘾的目的，只要不放弃，把一个过过瘾的产物，做好，做强，也是一件伟大的事情。