MaldOS: a Moderately Abstracted Layer for Developing Operating Systems

Anche se pochi studenti affronteranno la sfida di sviluppare software al di sotto del sistema operativo, la comprensione dei suoi principi di funzionamento è essenziale. In sè, la teoria dietro ai sistemi operativi non è particolarmente complessa: concetti come scheduling, livelli di esecuzione e semafori sono intuitivamente comprensibili; tuttavia appropriarsi pienamente di queste nozioni soltanto tramite lo studio teorico è quasi impossibile: serve un esempio pratico per assimilare i dettagli. Sviluppare un sistema operativo come progetto accademico è però diversi ordini di grandezza più difficile che creare un software in ambiente di lavoro già esistente. La complessità aggiunta dell'hardware va spesso oltre a quello che ci si aspetta dagli studenti, il che rende difficile anche soltanto la ricerca di un'architettura su cui lavorare. Questo studio è fortemente ispirato da precedenti soluzioni a questo problema come uMPS, un emulatore per il processore MIPS. Lavorando su una virtualizzazione semplificata gli studenti si possono concentrare sui concetti chiave dello sviluppo di un SO. Anche se ispirato a un'architettura reale, uMPS rimane comunque un ambiente astratto, e nel corso del lavoro potrebbe sorgere una sensazione di distacco dalla realtà. In questo studio si sostiene che un progetto simile possa essere sviluppato su hardware reale senza che questo diventi troppo complicato. L'architettura scelta è ARMv8, più moderna e diffusa rispetto a MIPS, nella forma della board educativa Raspberry Pi. Il risultato del lavoro è duplice: da una parte è stato portato avanti uno studio dettagliato su come sviluppare un sistema operativo minimale sul Raspberry Pi, dall'altra è stato creato un layer di astrazione che si occupa di semplificare l'approccio alle periferiche, permettendo agli utenti di costruirci sopra un piccolo sistema operativo. Pur facendo riferimento a un dispositivo reale, la possibilità di lavorare su un emulatore rimane grazie al supporto di Qemu.