MASS OS — TP2 Sistemas Operativos (ITBA)

Kernel bare-metal x86-64 que corre directamente sobre QEMU o hardware real sin sistema operativo subyacente. Implementa memoria, procesos, scheduling Round-Robin con prioridades, semaforos nombrados, pipes (anonimos y nombrados) y syscalls desde cero.

Requisitos

• QEMU para ejecutar la imagen (qemu-system-x86_64)
• Docker Desktop o el daemon Docker en ejecucion antes de correr ./create.sh

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Primer uso: crear el contenedor

./create.sh

Descarga la imagen agodio/itba-so-multiarch:3.1 y crea el contenedor TP_SO_2 con el directorio actual montado en /root.

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Compilar

./compile.sh           # compila con First-Fit (default)

Seleccion del memory manager

El kernel soporta dos implementaciones de memoria, seleccionables en tiempo de compilacion mediante la variable de entorno MM:

Comando	Memory Manager
./compile.sh	First-Fit (default)
MM=FF ./compile.sh	First-Fit (explicito)
MM=BUDDY ./compile.sh	Buddy System

# Buddy System + imagen QEMU
MM=BUDDY ./compile.sh

First-Fit: lista enlazada de bloques libres; busca el primer bloque que ajuste. Buddy System: bloques de potencia de 2; divide y fusiona en pares (buddies).

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Ejecutar

./run.sh           # QEMU

Permiso denegado en la imagen: el contenedor corre como root, por lo que el .qcow2 queda con permisos de root. Si ./run.sh falla:

sudo chown $USER Image/x64BareBonesImage.qcow2

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Shell de usuario

Al bootear se inicia una shell interactiva.

Comandos del sistema

Comando	Parametros	Descripcion
help	—	Lista de comandos disponibles.
clear	—	Limpia la pantalla.
printTime	—	Imprime hora actual (UTC-3).
printDate	—	Imprime fecha actual.
registers	—	Dump de registros de la ultima excepcion (requiere F1 para capturar).
testDiv0	—	Dispara excepcion #DE (division por cero).
invOp	—	Dispara excepcion #UD (instruccion invalida).
playBeep	—	Reproduce una melodia por el PC speaker.
mem	—	Muestra estado de la memoria (total, libre, usada, usada por kernel, cantidad de allocaciones).
kill <pid>	pid: ID del proceso	Termina el proceso indicado.
nice <pid> <prio>	pid: ID, prio: 1–5	Cambia la prioridad del proceso.
block <pid>	pid: ID del proceso	Alterna estado entre BLOCKED y READY.
loop	—	Imprime su PID periodicamente (busy-wait permitido).
sh	—	Abre una nueva shell interactiva.
cat	—	Lee stdin y escribe stdout hasta EOF.
wc	—	Cuenta lineas, palabras y bytes de stdin.
filter	—	Filtra vocales (mayusculas y minusculas) de stdin.
mvar <esc> <lec>	esc: escritores, lec: lectores	Problema lectores/escritores sobre MVar nativa del kernel.
ps	—	Lista procesos activos con PID, prioridad, estado y foreground.

Tests provistos

Test	Parametros	Descripcion
test_mm <max>	max: bytes maximos	Ciclo infinito de alloc/free; imprime solo si hay error. Debe funcionar con al menos un MM.
test_processes <max>	max: cantidad de procesos	Crea, bloquea, desbloquea y mata procesos dummy ciclicamente. Nota: el enunciado lo llama test_proc.
test_prio <target>	target: valor a alcanzar	Crea 3 procesos con distintas prioridades; visualiza diferencias de ejecucion.
test_sync <n> <sem>	n: iteraciones, sem: 0/1	Test de condiciones de carrera. Resultado esperado 0 si sem=1. Nota: el enunciado especifica 3 params pero la cantidad de pares esta hardcodeada en 2.

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Caracteres especiales de la shell

• & al final de un comando: ejecuta en background. El prompt vuelve inmediatamente.
  Ejemplo: loop &
• | entre dos comandos: conecta stdout del primero con stdin del segundo mediante un pipe unidireccional.
  Ejemplo: cat | wc, filter | cat

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Atajos de teclado

Atajo	Accion
Ctrl + C	Mata el proceso en foreground mas reciente (el hijo, no la shell).
Ctrl + D	Envia EOF (0x04) al stdin del proceso foreground.
F1	Captura snapshot de registros (para luego visualizar con registers).
+ / -	Aumenta / disminuye tamano de fuente durante la edicion de linea.

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Ejemplos por fuera de los tests

Memory Manager

mem                    # ver estado actual

Procesos y Scheduling

loop &                 # proceso en background
ps                     # ver procesos activos
kill <pid>             # matar el loop
nice <pid> 5           # subir prioridad
block <pid>            # bloquear/desbloquear
sh                     # shell anidada; exit o Ctrl+D vuelve

Sincronizacion

test_sync 100 1        # con semaforos; resultado esperado: 0
test_sync 100 0        # sin semaforos; resultado varia (race condition)

IPC (pipes)

cat | wc               # contar lineas de lo que se escribe por teclado
filter | cat           # filtrar vocales de stdin

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Estado de implementacion

• Comandos como procesos reales: mem, kill, nice, block, loop, sh, cat, wc, filter, mvar.
• Tests como procesos reales: test_mm, test_processes, test_prio, test_sync.
• Built-ins heredados de Arquitectura de Computadoras: clear, ps, printTime, printDate, registers, testDiv0, invOp, playBeep.

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Requerimientos faltantes o parcialmente implementados

• El scheduler usa Round-Robin con prioridades fijas (1–5). El MVar implementa anti-starvation via cooldown para evitar bloqueo de escritores de baja prioridad.
• test_sync acepta 2 parametros (<n> <use_sem>) en lugar de los 3 del enunciado (<pairs> <increments> <use_sem>); la cantidad de pares esta hardcodeada en 2.
• Los comandos clear, ps, printTime, printDate, registers, testDiv0, invOp, playBeep son procesos built-ins, no procesos de usuario. Estas funciones pertenecen al trabajo práctico de la materia Arquitecutra de Computadoras, y fue aprobado por el profesor en las 'Office Hours'.

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Uso de IA / Fragmentos de codigo asistidos

Algunas partes del codigo fueron desarrolladas o modificadas con asistencia de la IA generativa OpenCode y GitHub Copilot. Los cambios fueron revisados manualmente, probados en QEMU y adaptados al contexto del TP.

Cambios asistidos principales (con commits)

Correccion de bugs y alineacion con referencia de la catedra:

• Userland/c/tests/test_util.c: distribucion uniforme real en GetUniform() (elimino modulo bias); fix de conteo de caracteres en printf(). (commit 3d57ccb)
• Userland/c/tests/test_sync.c: firma de my_process_inc cambiada a int64_t con retorno de error.
• Userland/c/shell/syscall.c + Userland/c/shell/userlib.c: registro de test_named_pipe como proceso hijo.
• Userland/c/shell/help.c: corrigio texto de +/- de "built-in" a "atajo de teclado".

Estandarizacion C (() -> (void)):

• Kernel/c/interrupts/idtLoader.c, Kernel/c/drivers/keyboardDriver.c, Kernel/c/drivers/videoDriver.c, Kernel/c/time.c
• Userland/c/shell/shell.c, Userland/c/shell/userlib.c

Modularizacion del Kernel:

• Kernel/Makefile: reorganizacion en carpetas (scheduler/, process/, semaphore/, pipe/, interrupts/, syscall/, lib/, sound/, kernel/).

Modularizacion de Userland:

• Userland/Makefile: reorganizacion en carpetas (tests/, shell/, commands/).
• Movimiento de 18 archivos .c a sus carpetas correspondientes con actualizacion de includes.

Documentacion:

• README.md: correcciones (testMM -> test_mm, descripciones de tests y funciones).
• AGENTS.md: actualizaciones de rutas y convenciones.

Verificacion

Todos los cambios asistidos compilaron con -Wall -Wextra -Werror sin warnings y fueron ejecutados en QEMU.

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Limpiar artefactos

make clean

Nota: make debe ejecutarse dentro del contenedor Docker (TP_SO_2). En el host usar ./compile.sh.