Tugas Besar - IF2230 - Sistem Operasi

Future edit:

• Repository ini merupakan hasil pengerjaan tugas penulis sistem-operasi-mangga@informatika19 pada tahun 2021
• Repo ini adalah inspirasi utama 16-bit toy OS, OS-2022@Sister19 (asisten OS round 1)
• Dan menjadi dasar untuk 32-bit toy OS, OS-2023@Sister20 (asisten OS round 2)
• And again, 32-bit toy OS dengan context switching OS-2024@labsister21 (Link TBA, WIP & on-going) (asisten OS round 3)

Kelompok Mangga K04

Repository ini akan digunakan sebagai duplikat dari repository yang terdapat pada GitHub Classroom informatika19 (https://github.com/informatika19/sistem-operasi-mangga)

Catatan : Branch main untuk sementara dijadikan repository untuk pengerjaan asli milestone sistem operasi, untuk pengerjaan ulang dan penulisan step-by-step pengerjaan berada pada branch rewrite dan branch-branch milestone.

Log : 3 April 2021, Upload v2.0.0
Log : 23 April 2021, Penambahan README.md milestone 3
Log : 27 April 2021, Penambahan milestone 3 dan branch baru
Log : 28 April 2021, Pengerjaan ulang milestone 1, cek pada milestone-1

Anggota:

Nama	NIM
Gregorius Dimas Baskara	13519190
Christian Gunawan	13519199
Tanur Rizaldi Rahardjo	13519214

Instruksi menjalankan

1. chmod +x build-run.sh get-tools.sh run.sh
2. Jika menjalankan untuk pertama kali, pastikan semua tools ada atau jalankan ./get-tools.sh
3. Jika fscreate belum ada di folder other, jalankan make filesystemcreator
4. Jalankan command ./build-run.sh jika ingin menjalankan OS secara penuh & termasuk bonus dan akan menjalankan Bochs
5. Jika hanya ingin menjalankan gunakan ./run.sh

Package makefile

Jika tidak menginginkan menjalankan secara penuh menggunakan ./build-run.sh dapat mencompile program secara sebagian saja dengan command make, berikut recipe yang tersedia

Recipe	Target
all	Membuat seluruh package
basekernel	Membuat kernel saja tanpa shell
shellpackage	Insersi spesifikasi wajib shell
extrapackage	Insersi bonus utility program, cek isi disini

Program loadFile

Untuk program loadFile, gunakan make fileloader untuk membuat program, program akan terletak pada folder other dengan nama loadFile.

Program dapat dijalankan dengan ./loadFile <target image> <file> untuk memasukan file kedalam image. Contoh dari command tersebut adalah ./loadFile mangga.img inputfile1.

Note

Catatan, kode program dibuat hanya dengan keyword while untuk loop dan semua deklarasi terletak pada awal fungsi. Hal ini disebabkan karena seringnya permasalahan pada bcc ketika menggunakan keyword-keyword C dan cara penulisan yang umum. Sehingga menyebabkan kode cenderung unreadable untuk fungsi yang panjang.

Milestone I dan II juga menggunakan beberapa fungsi pendukung yang terdapat di beberapa file selain kernel.c seperti:

1. opr.c
2. output.c
3. screen.c
4. shell.c
5. std.c

dan beberapa header yang juga menjadi header atas .c tersebut.

Spesifikasi Wajib

Milestone I

3.1. Persiapan disk image

Pada tahap ini digunakan utility dd untuk membentuk image yang bernama mangga.img.

3.2. Bootloader

Bootloader dibuat dengan mengikuti kit yang telah disediakan dan dicompile menggunakan nasm.

3.3. Pembuatan kernel

Kernel dibuat menggunakan kit yang disediakan dan mengikuti spesifikasi yang diminta. Fungsi-fungsi yang terdapat pada spesifikasi diimplementasi tanpa penambahan fitur. Pada tahap ini juga dibuat bash script dan makefile yang dapat digunakan untuk membentuk kernel secara otomatis

3.4. Menjalankan sistem operasi

Konfigurasi if2230.config dirubah pada penamaan disk imagenya dikarenakan perubahan nama yang dilakukan pada tahap pembuatan disk image sebelumnya.

3.5. Implementasi interrupt 0x21

Untuk implementasi printString dan readString digunakan interrupt yang sesuai keperluannya. Bagian untuk operasi string sederhana ditulis pada std dan bagian penulisan kelayar ditulis pada screen. Implementasi handleInterrupt21 mengikuti spesifikasi yang diberikan dan menambahkan beberapa servis tambahan yang dapat digunakan library nantinya. Pada tahap ini juga diimplentasikan operasi sederhana mod yang dapat digunakan sistem operasi.

Milestone II

3.1. Pembuatan filesystem

Pada tahap ini dibuat filesystemcreator yang mempermudah otomatisasi build kernel sebelum melanjutkan ke pembuatan filesystem pada kernel. filesystemcreator membentuk secara otomatis map, files, dan sectors menuruti konfigurasi yang digunakan. Konfigurasi tersebut dapat diganti jika ingin membuat konvensi filesystem yang berbeda.

3.2. Pembuatan syscall readSector, writeSector, readFile dan writeFile

Implementasi syscall readSector dan writeSector mengikuti spesifikasi yang diberikan. Untuk system call readFile dan writeFile, diimplementasikan mengikuti konvensi yang ditulis pada spesifikasi dengan tambahan. readFile dan writeFile dapat membaca dan membentuk folder menggunakan macro FOLDER pada buffer. readFile akan mengembalikan FOLDER pada buffer dan writeFile akan menuliskan folder yang memiliki nama path.

3.3. Pembuatan program loadFile

Program loadFile didasarkan pada writeFile namun diubah karena dicompile menggunakan gcc. Sebagian besar kode hanya modifikasi secara minimum dari writeFile.

3.4. Membuat shell sederhana

Shell dibuat dengan mensimulasikan user space dan kernel space, sehingga seluruh library std yang digunakan shell tidak menggunakan system call kernel secara langsung. Library std akan menggunakan servis interrupt 0x21 yang sediakan oleh kernel.

Pada pembuatan shell dibuat directoryEvaluator dan directoryStringBuilder yang sangat berguna ketika melakukan operasi-operasi dasar pada filesystem. directoryEvaluator mempermudah evaluasi relative pathing suatu program dengan mengembalikan hasil P-byte kepada caller. directoryStringBuilder dapat digunakan sebagai pembentuk absolute directory string yang digunakan pada shell untuk membentuk current working directory.

Shell memiliki fungsi input custom shellInput yang akan mengembalikan string input dan command history. Untuk memenuhi bonus autocomplete dan history, ditambahkan kode assembly getFullKey yang digunakan untuk mengambil keycode dan scancode keyboard. shellInput menggunakan scancode dan keycode untuk menentukan tombol yang ditekan user dan melakukan operasi yang sesuai. Autocomplete dilakukan dengan tombol tab dan menggunakan directoryEvaluator. Command history disimpan pada queue yang dapat diakses dengan arrow keys.

directoryEvaluator mempermudah proses autocomplete dan memperbolehkan semua utility yang disupport untuk melakukan autocomplete baik folder atau file. Autocomplete tidak membedakan file dan folder dikarenakan dianggap dapat mempermudah user ketika melakukan operasi relative pathing.

Milestone III

3.1. Membuat library sederhana

Pada milestone II telah diimplementasikan wrapper system call yang selalu digunakan ketika implementasi shell sehingga tahap ini hanya memisakan modul pada std. Simulasi user space dan kernel space yang dilakukan pada milestone II memperbolehkan melewati pengerjaan 3.1 dan 3.2, sehingga tahap ini dilakukan setelah tahap eksekusi program. Modul file I/O dan folder I/O tergabung menjadi satu pada std_fileio dikarenakan menggunakan syscall yang sama namun berbeda argument yang diberikan. Modul teks dan matematika dasar dinamai std_stringio dan std_opr.

3.2. Membuat aplikasi utilitas

Bagian ini dikerjakan setelah bagian eksekusi program telah diimplementasikan. Utilitas wajib berikut telah diimplementasikan pada OS

Utilitas	Fungsi	Cara Kerja
mv	Memindahkan file/folder	mv [file/folder] [source destination]
cp	Mengcopy file/folder	cp [file/folder] [source destination]
mkdir	Mmbuat directory	mkdir [folder]
rm	Menghapus file/folder	rm [file/folder]
cat	Mencetak isi file	cat [file/folder]
ln	Membuat symbolic link	ln -s [file yang mau dilink] [file yang akan dilink]

Program utilitas tersebut diletakkan pada folder /bin/ yang dapat dieksekusi shell dimana saja.

3.3. Mengeksekusi program

OS menggunakan prosedur launchProgram dan executeProgram yang telah disediakan pada spesifikasi. Umumnya program akan dieksekusi pada segment memori 0x2000 atau 0x3000 dan tidak ditambahkan fitur kembali kepada pemanggil prosedur dikarenakan keterbatasan waktu dan kernel space yang ada.

Ketika implementasi digunakan secara ekstensif debugger milik bochs untuk mencari tahu letak kesalahan kode yang dibuat. Utilitas hexedit juga digunakan untuk mengecek penulisan pembacaan writeFile dan readFile dapat menulis secara binary.

3.4. Batasan-batasan

Kernel size telah diturunkan dari milestone II yang memiliki ukuran sebesar 32 sektor. Dilakukan juga pengaturan yang sama pada filesystemcreator untuk mempermudah proses pembuatan. Setiap utility akan memanggil shell lagi ketika selesai menjalankan operasinya. Program utilitas memiliki ukuran dibawah 8192 bytes agar dapat diloadFile kedalam OS.

Spesifikasi Bonus

Bonus milestone I

Bonus boot logo diimplementasikan menggunakan boot logo mode grafis. Boot logo diproses secara sederhana menggunakan python package pillow atau deprecated package pil yang menghasilkan logo dalam bentuk data sederhana. Nantinya data tersebut akan dibaca oleh kernel dan digunakan sebagai acuan cara menggambar. Script python yang digunakan terletak pada other/conv.py.

Bonus milestone II

Semua bonus berhasil untuk diimplementasikan dalam milestone ini, meliputi:

1. Symbolic link (ln) dalam mode soft link dengan menggunakan flag -s
2. Autocomplete file yang tersedia untuk cd, ls, dan cat
3. Autocomplete folder saat melakukan cd
4. Shell memiliki history (4 command)

Bonus milestone III

Berikut merupakan utility program yang ditambahkan pada package extrapackage

• strings
• wc
• file
• mim
• recursion_test
• snok
• whereis
• printf

Beberapa utility memiliki parameter yang dapat digunakan pengguna ketika menggunakan OS, berikut adalah parameternya

Utility	Parameter	Deskripsi
ls	--help	Menunjukan legend warna
ln	-s	Membuat softlink
rm	-r	Penghapusan rekursif
cp	-r	Pengcopyan rekursif

Berikut beberapa fitur ekstra yang ditambahkan pada milestone III

• Color coded printing pada ls
• Relative execute & autocomplete
• Full relative pathing & autocomplete
• Interaksi penuh softlink dengan utility (broken softlink check, cat to linked file, etc)
• clear & echo shell command
• Semua bonus milestone sebelumnya telah diport ulang
• Semua bonus milestone 3

Screenshots

Berikut merupakan screenshot terbaru sistem operasi

Linking dan color coded ls

Linking dan pengecekan dengan file

Linking dan pengujian cd & cat

Pengujian recursive cp

Pengujian recursive rm

Relative path execute

Text editor sederhana

Hasil file dari text editor

Utilitas printf

System Requirements

• Distro linux

Reference

1. Silberschatz, Galvin, Gagne. "Operating System Concepts", Chapter 10.
2. Asisten Sistem Terdistribusi. "Milestone 2 - 2021".
3. stanislavs.org/helppc/int_13.html