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Tilck:兼容Linux的微型内核 -- Tilck: A Tiny Linux-Compatible Kernel

文章摘要

Tilck是一个教育性质的单片内核,设计上与Linux二进制兼容,目前支持i686和RISCV64架构。其小巧简单的设计使其成为内核模式学习的理想平台,同时能运行主流Linux程序,如BusyBox套件,无需自定义应用程序。这种设计使其更接近实际应用,未来可能在嵌入式系统中广泛应用,特别是在需要完全确定性和超低延迟的系统中。

文章总结

主要内容总结

概述
Tilck 是一个教育性质的单片内核,设计上在二进制级别与 Linux 兼容,目前支持 i686 和 RISCV64 架构。其小规模和简单设计使其成为内核模式开发的理想平台,同时能够运行与 Linux 相同的用户态程序。Tilck 不需要自定义应用程序,直接运行主流 Linux 程序(如 BusyBox 套件)。虽然从操作系统研究的角度看,Linux 兼容性和单片设计可能被视为限制,但这种设计使其更接近未来的实际应用场景。

未来计划
Tilck 未来可能广泛应用于嵌入式系统,特别是需要完全确定性和超低延迟的场景。它可能填补嵌入式 Linux 和典型实时操作系统(如 FreeRTOS 或 Zephyr)之间的空白。未来计划包括支持 ARM 架构和无 MMU 的 CPU,并增加对网络和存储的基本支持。

Tilck 的独特之处
Tilck 并非试图重写或替换 Linux 内核,而是一个完全不同的内核,仅部分兼容 Linux 以便利用其程序和工具链。它也不适合作为桌面操作系统,因为其设计目标不包含支持 X 服务器等复杂功能。

Tilck 与 Linux 的对比
Tilck 与 Linux 有根本性不同,它不针对多用户服务器或桌面机器,而是专注于提供更简单的代码、更小的二进制大小、确定的行为、超低延迟、更易开发和测试的体验,以及额外的鲁棒性。

主要特性
Tilck 是一个可抢占的单片 *NIX 内核,实现了约 100 个 Linux 系统调用。它支持 i686 和 RISCV64 架构,并在物理硬件上进行了广泛测试。Tilck 还支持多种文件系统、进程和信号管理、控制台功能,并能运行多种用户空间应用程序。

启动与测试
Tilck 自带支持 BIOS 和 UEFI 的引导程序,也可以通过第三方引导程序(如 GRUB)启动。项目包含单元测试、内核自测、系统测试和自动化交互测试,并与 Azure Pipelines CI 集成,确保代码质量。

调试与用户体验
Tilck 支持通过 QEMU 的 GDB 服务器进行调试,并提供了调试面板以方便内核信息的查看。项目特别注重用户体验,设计上易于构建和测试,即使是初学者也能轻松上手。

动机
Tilck 的目标是为用户和潜在贡献者提供良好的体验,避免挫败感,并吸引学生和初级开发者参与项目开发。

FAQ
项目提供了一些常见问题的解答,更多问题可以在 Discussions 部分的 Q & A 页面找到。

评论总结

  1. 对Tilck的积极评价

    • 评论1:README文件内容详尽且有趣,值得操作系统开发者阅读。
      引用: "The README was surprisingly lengthy and interesting. Worth a read for osdev people!"
    • 评论2:Tilck可能成为Linux内核的替代品,解决Linux开发文化的问题。
      引用: "This has the potential to serve as a better dev model."
  2. Tilck的独特性

    • 评论3:Tilck是一个真正的操作系统,能够在真实硬件上运行,填补了市场空白。
      引用: "Tilck is a real operating system. It runs on real hardware."
    • 评论5:Tilck介于xv6和完整Linux内核之间,支持低成本RISC-V开发板。
      引用: "Looks like an interesting mid-point between xv6 and a full Linux kernel."
  3. 功能限制与改进建议

    • 评论4:Tilck不支持WINE,无法作为Windows的替代品。
      引用: "Doesn't look like you can run WINE on it."
    • 评论6:缺乏多用户支持,限制了其作为NFS服务器的潜力。
      引用: "The lack of multiuser support is unfortunate."
  4. 嵌入式设备的适用性

    • 评论7:Tilck可能适合小型嵌入式设备,但需要替换引导程序等部分。
      引用: "Would it be also suitable for smallish embedded devices?"

总结:Tilck作为一个真正的操作系统,填补了市场空白,尤其在低成本硬件上表现出色。然而,其功能如多用户支持和WINE兼容性仍有待改进,可能限制了其广泛应用。