“A jornada de mil léguas começa com um único passo.” — Lao‑Tzu
Este README descreve um percurso incremental para construir (e aprender) um micro‑kernel escrito majoritariamente em C, com poucos trechos em assembly, visando a arquitetura x86‑64. Todos os passos foram pensados para quem utiliza Linux (Ubuntu 20.04 +), mas podem ser adaptados para outras distribuições.
- Entender a transição bootloader → kernel e os requisitos de um ambiente bare‑metal.
- Implementar gradualmente os subsistemas essenciais (interrupções, memória, drivers, multitarefa, sistema de arquivos).
- Documentar cada etapa no repositório para futura referência e colaboração.
Resultado esperado: ao final deste roteiro, você terá um kernel 64‑bit capaz de inicializar em hardware virtual (QEMU) e executar um programa em espaço de usuário simples via chamadas de sistema.
| Ferramenta | Versão sugerida | Referência |
|---|---|---|
| x86_64‑elf‑gcc | >= 13 | https://wiki.osdev.org/GCC_Cross-Compiler |
| binutils | >= 2.40 | idem |
| NASM | >= 2.16 | https://www.nasm.us/ |
| GRUB 2 | >= 2.06 | https://www.gnu.org/software/grub/ |
| QEMU | >= 8.2 | https://www.qemu.org/ |
| Python 3 + Make | – | ferramentas de automação |
Use o script
scripts/toolchain.sh(fornecido neste repositório) para compilar o cross‑compiler de forma reproduzível.
.
├── boot/ # código do bootloader GRUB + assets de imagem ISO
├── kernel/ # fonte C/ASM do kernel
├── lib/ # rotinas de apoio (libc mínima, string, memória)
├── scripts/ # utilidades de build, criação de ISO, cross‑toolchain
├── docs/ # artigos, diagramas e anotações adicionais
├── build/ # artefatos gerados (kernel.elf, os.iso, symbols)
└── Makefile # alvo principal: make run (compila tudo e inicia QEMU)
| Fase | Meta técnica | Recursos sugeridos |
|---|---|---|
| 0. Ambiente ✅ | Instalar toolchain cruzada, NASM, QEMU e GRUB. | OSDev Wiki — GCC Cross‑Compiler |
| 1. Bare Bones | Imprimir "Hello, kernel world!" na VGA; ISO bootável. | https://wiki.osdev.org/Bare_Bones |
| 2. GDT & IDT | Configurar Tabela Global de Descritores e vetores de interrupção. | JamesM’s Kernel Dev – Cap. 3–5 |
| 3. Paging | Ativar paginação de identidade + Higher‑Half Kernel (0xFFFFFFFF80000000). | OSDev: Paging |
| 4. Drivers básicos | Teclado (PIC 8259 A), PIT timer (canal 0). | cfenollosa/os-tutorial passos 17–24 |
| 5. Long Mode | Migrar para 64 bits; reescrever boot stub em assembly. | OSDev: Creating a 64‑bit Kernel |
| 6. Alocador | Implementar buddy allocator ou bitmap allocator + kmalloc. |
Livro Operating Systems: From 0 to 1 |
| 7. Multitarefa | Scheduler round‑robin preemptivo (IRQ 0); context switch. | JamesM’s Kernel Dev – Cap. 8 |
| 8. Syscalls | Interface simples para userland (ex.: write, read). |
wiki.osdev.org/System_Call |
| 9. Filesystem | Driver FAT‑12/FAT‑32 ou EXT2, montado em ramdisk. |
littlefs ou implementação própria |
| 10. Userland | Carregador ELF + libc mínima; rodar /bin/sh simples. |
Liber8/libc |
# 1️⃣ Compilar tudo e gerar os.iso
$ make
# 2️⃣ Rodar em QEMU (headless + GDB)
$ make run
# (em outra shell)
$ gdb -x scripts/gdbinit build/kernel.elfPara depuração gráfica substitua run por run-gui (configurado no Makefile).
- C99 estrito (
-std=c99 -Wall -Wextra -Werror). - funções e símbolos do kernel prefixados por
k_. - cabeçalhos internos em
include/usam include guards. - Sem dependências externas além da toolchain.
- Fork o repositório e crie uma feature branch (
git checkout -b feat/nova‑feature). - Siga o clang‑format definido em
.clang-format. - Envie pull request com descrição detalhada e link para a especificação/hardware utilizada.
Distribuído sob a licença MIT — consulte LICENSE para mais detalhes.
- OSDev Wiki — https://wiki.osdev.org/
- cfenollosa/os-tutorial — https://github.com/cfenollosa/os-tutorial
- JamesM’s Kernel Development (espelhado) — https://wiki.osdev.org/James_Mollison's_Tutorials
- The Little Book About OS Development — https://littleosbook.github.io/
- Operating Systems: From 0 to 1 — https://github.com/tuhdo/os01
- Intel® 64 and IA‑32 Architectures — Developer Manuals — https://www.intel.com/content/www/us/en/developer/articles/technical/intel-sdm.html