🐧 Cinux

x86_64 操作系统 · 现代 C++ 实现

一个基于 x86_64 架构的操作系统——从 Bootloader 到 GUI 桌面，全链路实现。

Note: 本项目迁移自教程操作系统 Cinux

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✨ 项目简介

Cinux 是一个基于 x86_64 架构的操作系统，采用现代 C++ 编写。

💡 为什么叫 Cinux？

• C/C++'s Linux, 也就是尝试重新再写一个基于C/C++的Linux
• CharlieChen's *nux（逃）

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🖼️ Screenshots

GUI 桌面环境（左） · CLI 终端环境（右）

从启动到 Shell（左） · 多终端窗口（右）

多终端并发执行（左） · Ext2 文件操作（右）

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🌟 特性亮点

🧠 完整 x86_64 内核 Bootloader → Mini Kernel → Big Kernel → User Space → GUI 桌面，全链路打通	📁 Ext2 文件系统读写 VFS 抽象层 + AHCI SATA 驱动，支持 touch/mkdir/rm/cat/ls/cd/stat
🖥️ GUI 桌面环境 Canvas 双缓冲 + 窗口管理器 + PS/2 鼠标驱动，支持拖动 / Z-order / 桌面图标	⚡ 多进程 & 多终端 fork/execve/CoW 页表复制 + Pipe IPC，每个终端绑定独立 shell 进程
👨‍💻 Ring 3 用户态 Shell 22 个系统调用，内置 echo / help / clear / ls / cat / cd / pwd / stat / mkdir / rm / touch	🧪 测试驱动开发 自研轻量测试框架，Host 端 mock 测试 + QEMU 集成内核测试双轨并行
🔧 现代 C++17 实现 constexpr 编译期生成 GDT/IDT / RAII 锁管理 / enum class 驱动接口 / 支持用户态内核态 SSE （故支持-O2 Release构建）

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🚀 快速开始

前置要求

本项目支持最新的 g++ 15.2编译，使用CMake构建项目，您需要安装的是

# Ubuntu/Debian
sudo apt install -y gcc g++ binutils qemu-system-x86_64 cmake

构建 & 运行

🚀🚀🚀 在WSL 或者任何您喜欢的发行版中跑起来它们！🚀🚀🚀

Feature Help: 不知道有没有好心人愿意移植到Windows上可编译，如果有所变动欢迎提交您的PR！

Step 1️⃣: 配置

#  配置为GUI（默认）（Release 模式），也是最推介的！🚀
cmake -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -S .

# 或者，默认（速度稍慢）
cmake -B build  -S .

# 或者你fork改炸了准备使用VSCode调试
cmake -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug -S .

# 带测试的配置
cmake -B build -DCINUX_BUILD_TESTS=ON -S .

# CLI运行环境
cmake -B build -DCINUX_GUI=OFF -S .   

Step 2️⃣: 构建

cmake --build build -j$(nproc)

Step 3️⃣: Cinux，启动!

cmake --build build --target run # 跑内核本体, 默认Launch的是VNC显示，您需要VNC！
cmake --build build --target test_host           # Host 端单元测试（CTest）
cmake --build build --target run-kernel-test     # QEMU 内核测试（自动退出）

🧪 验证内核改动用哪个？

• run-kernel-test（首选）：QEMU 内真实内核环境跑完整测试套件（ext2 读写 / syscall / fork-exec / 路径操作 / GUI 等，~660 项），经 isa-debug-exit 自动退出并报告 pass/fail。改动内核代码后用这个确认。
• test_host：host 端 mock 测试，快但不跑真实内核，适合快速迭代逻辑。
• run：交互式 GUI 预览（VNC），不做自动断言，仅用于人肉观察运行效果。

调试模式 1：GDB大牛请走这里

# 终端 1：启动 QEMU + GDB server
make run-debug

# 终端 2：连接 GDB
gdb build/kernel.elf
(gdb) target remote :1234
(gdb) break kernel_main
(gdb) continue

调试模式 2：VSCode大牛请走这里（是的别坐牢，如果不喜欢GDB!）

Step 1： 一键脚本构建并启动 QEMU 调试模式（Debug 构建 + GDB stub 监听 :1234）：

bash scripts/launch_qemu_debug.sh

Step 2： 确认 .vscode/launch.json 中已有如下配置：

PS：大内核需要改一下ELF，这个麻烦自己手调。

{
    "name": "QEMU 调试 (mini kernel)",
    "type": "cppdbg",
    "request": "launch",
    "program": "${workspaceFolder}/build/kernel/mini/mini_kernel",
    "MIMode": "gdb",
    "miDebuggerServerAddress": "localhost:1234",
    ...
}

Step 3： 在 VSCode 中按 F5，选择对应的调试配置即可开始图形化断点调试。

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🛠️ 技术栈亮点

🔍 现代 C++ 内核开发

• ✅ C++17 特性：constexpr / if constexpr / 结构化绑定
• ✅ 编译期魔法：GDT/IDT 描述符 constexpr 生成，桌面图标 constexpr 像素数据
• ✅ 类型安全：enum class 作为 API 一等公民
• ✅ RAII 资源管理：Spinlock::guard、InterruptGuard、锁自动释放
• ✅ 零标准库依赖： freestanding，自实现 memset/memcpy/string

🧪 自研测试框架

// 极简 API
TEST("测试名称") {
    ASSERT_EQ(actual, expected);
    ASSERT_TRUE(condition);
}

// 双轨测试策略
// Host 端：mock 硬件，验证逻辑正确性（快速迭代）
// Kernel 端：QEMU 运行，验证真实硬件行为（端到端）

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🤝 参与贡献

欢迎贡献！你可以：

• 🐛 修复 Bug
• ✍️ 完善文档
• 💡 提出改进建议
• 📢 分享你的学习经验

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📄 许可证

本项目采用 MIT License 开源协议。

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🙏 致谢

• Cinux 教程项目 - 这是本项目的起源！
• OSDev Wiki - 宝贵的 OS 开发知识库
• Writing an OS in Rust - 优秀的 OS 开发参考
• 所有为开源社区贡献的开发者

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Made with ❤️ by CharlieChen114514