लिनक्स और बेयरमेट ओएस का सह-लॉन्च

हाल ही में, मैंने बीएसडी लाइसेंस के तहत नेटवर्क पर सी कोड की 8 किलो लाइनों के लिए एक छोटा प्रोजेक्ट पोस्ट किया। आधिकारिक तौर पर, यह मेरे ग्राहकों के लिए बेंचमार्क का एक संग्रह है - औद्योगिक स्वचालन के विक्रेता। कोड बहुत विशिष्ट है, और, पहली नज़र में, पीएलसी के संकीर्ण क्षेत्र और गति नियंत्रण के बाहर शायद ही लागू हो। लेकिन एक छोटा सा हाइलाइट है, जिसे मैंने वास्तव में आईडीजेड पर लेख पर ध्यान केंद्रित नहीं किया था। बेंचमार्क के वितरण में उनके निष्पादन के लिए एक नंगे वातावरण शामिल था। इस पोस्ट में मैं वर्णन करूंगा कि यह क्या है और इसका उपयोग कैसे किया जा सकता है।

बेयरमेट ओएस क्या है? यह एक छोटा कोड है जो कर्नेल / कर्नेल को आरंभ करता है और उपयोगकर्ता कार्यक्रम पर नियंत्रण स्थानांतरित करता है, जो किसी कारण के लिए एक सामान्य ओएस के बिना और यहां तक ​​कि आरटीओएस के बिना भी चलाने की आवश्यकता होती है। स्वाभाविक रूप से, इस कार्यक्रम के कोड में आपको पुस्तकालयों और ड्राइवरों को उन सभी उपकरणों के लिए लिंक करना होगा जिनकी इसे ज़रूरत है ... हेबेरा पर यह वसंत पहले से ही नंगेमेट ओएस के निर्माण पर लेखों की एक श्रृंखला थी । इसलिए, मैं खुद को नहीं दोहराऊंगा और लोडिंग प्रक्रियाओं का वर्णन करूंगा। हालांकि, इस पोस्ट को पूरी तरह से समझने के लिए, उस श्रृंखला के दो प्रमुख लेखों को फिर से पढ़ना उचित है। यह एक वर्णन करता है कि कैसे GRUB से OS सही के बजाय एक मनमाना कार्यक्रम बनाना, डाउनलोड करना और चलाना है। और यहां बताया गया है कि एक साथ कई कोड्स पर अपना कोड कैसे चलाएं। मैं अंग्रेजी-भाषा के प्राथमिक स्रोतों - ओसदेव और सबसे प्रसिद्ध उदाहरणों की भी सिफारिश कर सकता हूं - चोकर और जेम्स मोलॉय के ट्यूटोरियल।

दूसरा लेख बताता है कि एक नए कर्नेल के लिए इनिशियलाइज़ेशन कोड कैसे चलाया जाए। ऐसा करने के लिए, Init IPI (इंटर-प्रोसेसर-इंटरप्ट) भेजें और फिर दो और स्टार्टअप IPI। IPI अग्रेषण को केवल कुछ बाइट्स को एक विशिष्ट भौतिक पते पर लिखकर शुरू किया जाता है। लेकिन अगर आप एक छोटे लिनक्स उपयोगकर्ता मोड बूटलोडर लिखते हैं तो क्या होता है - एक प्रोग्राम जो बाइनरी को एक विशिष्ट पते पर कॉपी करता है और इस बाइनरी में बूट करने के लिए अन्य कर्नेल में Init IPI, 2xSIPI भेजता है?

क्या आपको लगता है कि कर्नेल घबराहट होगी? दरअसल, इस कर्नेल पर लिनक्स पहले से ही उपयोगकर्ता प्रक्रियाओं, निष्क्रिय प्रक्रिया या रुकावट को निष्पादित करता है। वास्तव में, सब कुछ एक बार में नहीं गिर जाएगा, लेकिन सिस्टम अस्थिर रूप से काम करना शुरू कर देगा और जल्द ही फ्रीज हो जाएगा। और क्या होगा यदि आप लिनक्स को केवल एक कर्नेल के साथ बूट करते हैं, या एक रनिंग सिस्टम पर शेष कर्नेल को ऑफ-लाइन करते हैं? (उदाहरण के लिए, इस तरह:
$ sudo echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online
और 0 को छोड़कर हर कोर के लिए दोहराएं।

इस मामले में, आप कार्य अनुसूचक के साथ प्रतिस्पर्धा से डर नहीं सकते। लेकिन लिनक्स मिमी ने बूट पर उपलब्ध सभी भौतिक मेमोरी को पहले ही बकेट में काट दिया और सही मायने में इसे अपना माना। सौभाग्य से, यहां काम का दौर है। यहां तक ​​कि दो - आप एक कर्नेल मॉड्यूल लिख सकते हैं जो विनम्रता से निरंतर भौतिक मेमोरी के लिए पूछता है, बाइनरी के .tata और .data क्षेत्रों को इस मेमोरी में डालने के लिए लिंकर स्क्रिप्ट को बदलें। और आप इसे और भी सरल बना सकते हैं - लिनक्स को बूट समय पर एक विशिष्ट पते पर थोड़ी भौतिक मेमोरी आरक्षित करने के लिए कहें। उदाहरण के लिए, जब विकल्प मेममैप = 0x80M $ 0x18000000 के साथ कर्नेल लोड हो रहा है, तो ओएस 0x18000000 पते पर शुरू होने वाली सन्निहित भौतिक स्मृति के 128 मेगाबाइट आवंटित करेगा। दुर्भाग्य से, 3.1 से लिनक्स कर्नेल कभी-कभी इस विकल्प के साथ बूट की शुरुआत में दुर्घटनाग्रस्त हो जाते हैं। अब मैं सिर्फ कारण खोजने की कोशिश कर रहा हूं।

Voilà, अब हम लिनक्स को कई गुठली पर रख सकते हैं, और बाकी सभी पर मनमाने ढंग से प्रोग्राम कर सकते हैं। लेकिन यह कैसे काम आ सकता है? मान लें कि हमारे पास पहले से ही ओएस के बिना कुछ कोड चलाने का कार्य है। उदाहरण के लिए, मुझे अलग-अलग x86 प्लेटफार्मों पर चलने और औसत कोड निष्पादन समय और सबसे खराब समय के बीच प्रसार को मापने के लिए बेंचमार्क की आवश्यकता थी। x86 किसी भी तरह से एक निर्धारक नहीं है, लेकिन यदि आप ऑपरेटिंग सिस्टम को भी जोड़ते हैं ... भले ही यह एक कॉम्पैक्ट और फुर्तीला आरटीओएस है, यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि विलंबता और घबराहट कहां से आती है। इसके अलावा, मेरे प्रत्येक ग्राहक का अपना RTOS है, कुछ नंगे पैर की तुलना में थोड़ा अधिक कठिन हैं। या यदि कोई माइक्रोकंट्रोलर से एक कोड है जो देरी के प्रति संवेदनशील है, जो पहले से ही ओएस के बिना काम करता है, और आपको बस इसे x86 प्रोसेसर कोर में से एक पर पोर्ट-थ्रो करने की आवश्यकता है। यदि आप इसे कर्नेल पर कर्नेल थ्रेड के साथ चालू करते हैं और बाकी सब कुछ इस पर अक्षम करते हैं, तो यह अभी भी बाधित होगा। RT-Linux पैच के साथ, सब कुछ बेहतर काम करता है, लेकिन यह विलंबता को जोड़ता है और कभी-कभी अन्य उपयोगी पैच के साथ संगत नहीं होता है।

और लिनक्स और नंगेत एक साथ एक बूटलोडर (GRUB) द्वारा भरी हुई साफ नंगे छवि से बेहतर क्यों हैं? और लिनक्स के साथ यह अधिक सुविधाजनक है! लिनक्स होस्ट कमांड लाइन पर हार्डवेयर के पूरे टुकड़े या सिर्फ शेल कमांड को रिबूट करने की तुलना करें। इसी तरह डिबगिंग के साथ - लिनक्स के साथ आप मेमोरी नंगेमेट ओएस को पूरी तरह से पढ़-लिख सकते हैं, प्रक्रिया में हार्डवेयर का निदान कर सकते हैं। (बेशक, अगर सावधान!) इस दृष्टिकोण के कुछ नुकसान हैं। लिनक्स के साथ नंगेमेट ओएस को चलाने के लिए, आपको उस कर्नेल की एसीपीआई आईडी को जानना होगा, जिस पर आईपीआई भेजा गया है। अगर आपको लगता है कि पहले कोर में नंबर 0 है, दूसरे में 1 है, आदि, तो आप एक आशावादी हैं। मैंने बहुत अलग विकल्प देखे :)। हमें या तो एन्यूमरेशन करना होगा, यह उन पोस्टों में से एक में वर्णित है, जिन्हें मैंने संदर्भित किया था, या विकल्पों का चयन किया था। (और हाइपरथ्रेडिंग को बंद करना न भूलें!)। एक अन्य संभावित घात निर्धारकता है। यदि आप लिनक्स में सभी लेकिन पहले कर्नेल को अक्षम करते हैं, और उस पर कुछ भी गंभीर नहीं चलता है, तो नंगे कोड को चलाने वाले कर्नेल के प्रदर्शन पर लिनक्स के प्रभाव को मापना असंभव है। लेकिन अभी भी 100% गारंटी नहीं है - यदि आप चाहें या संयोग से, आप साझा संसाधनों (कैश, मेमोरी कंट्रोलर) के माध्यम से नंगेमेट कोड के प्रदर्शन को बहुत प्रभावित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, वीजीए कंसोल (Ctrl-Alt-F1, Ctrl-Alt-F2) स्विच करने का प्रयास करें, जिससे नंगेमेट OS का प्रदर्शन मापा जा सके।

अगर किसी को इस बात में दिलचस्पी है कि यह सब कैसे काम करता है, या व्यावहारिक रूप से इसका उपयोग करने के तरीके पर विचार है (बीएसडी लाइसेंस की अनुमति देता है) - आईडीजेड या जीथब से स्रोत डाउनलोड करें (यह वहां नया है)। बरमेटल ओएस स्वयं टूल्स / src / नंगेमेटल में निहित है। पहली निर्देशिका में - फिलेम भौतिक स्मृति पढ़ने और लिखने के लिए एक उपकरण है। और दूसरे में - छोटे - वास्तव में रनटाइम। सब कुछ बेंचमार्क चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, इसलिए आपको उन्हें काटने के लिए एक फाइल का उपयोग करना होगा - बस बेंच / * से लिंक को लघु / मेकफाइल से बाहर फेंक दें और अपने कोड के साथ smallos / apps / mwaitelester.c में बेंचमार्क को कॉल करने के लिए कोड बदलें। लिनक्स usermode बूटलोडर छोटे / linux_boot में निहित है। सौभाग्य है