x82's Operating System kernel

PCX 이미지 뷰어 및 xdbg 디버거 추가 영상 (2009-05-17 ver)

 

[2009-05-17] x82dummyos kernel에 새롭게 추가된 PCX 이미지 뷰어와 커널 기반 xdbg(x82's debugger)
             커맨드라인 디버거입니다. 디버거는 현재 H/W 브레이크 포인트와 S/W 브레이크 포인트 모두
             구현된 상태입니다. 하나씩 기능을 늘려갈 예정입니다.
[2009-05-18] xdbg를 이용한 소프트웨어 크랙(?) 테스트입니다. 물론 소프트웨어 크랙은 오버구요. ㅎㅎ
             새롭게 추가한 set 명령을 통해 특정 레지스터나 주소 값을 변경할 수 있는지 시험 중입니다.


BMP/JPEG 이미지 뷰어 추가 영상 (2009-04-19 ver)



[2009-04-19] x82dummyos kernel에 이미지 뷰어를 추가해서 Bochs에서 동작시켜봤습니다.
[2009-04-30] BMP 이미지 좌우가 반대로 뒤집혔던 문제점을 찾아 수정하였습니다.
[2009-05-03] JPG 이미지를 읽을 수 있게 되었습니다.
※ 이미지 출처는 제가 개인적으로 좋아하는 김형태 작가님 작품임을 밝힙니다.


Matrix 기능 추가 영상 (2009-04-04 ver)



[2009-04-04] 새롭게 추가된 LDT callgate와 MATRIX 화면을 흉내내본 결과물입니다.


x82OS kernel 동영상 (2009-01-23 ver)



[2009-01-23] Youtube 느려서 Cyworld 쪽으로 옮겼어요.
참고로, 테스트 영상과 달리 4MB MEMORY 내에서 동작합니다.

http://project.underattack.co.kr/x82dummyos/x82OS.avi (원본 동영상)




x82OS kernel 구현 기능

- Boot loader (16bit Real mode)
- Interrupt (32bit Protected mode)
- MMU paging (full 4GB user memory)
- Keyboard driver (Ctrl+Alt+Del, Ctrl+C key support)
- File system (FAT12 ram disk)
- Floppy Driver (DMA)
- User mode(ring3) soft task switch (ring3 multi-tasking)
- Round-robin scheduling (System timer)
- Process management (foreground/background)
- System call
- LDT based callgate
- User mode(ring3) library
- Simple shell (MS-DOS+linux shell clone)
- Simple application (test, test2, matrix)
- Simple games (tetris, snake)
- VGA driver (32bit Graphic mode)
- Bitmap(BMP) image viewer
- JPEG(JPG) image viewer
- PCX image viewer
- Kernel based command line debugger (xdbg: x82's debugger)




x82OS kernel screenshot


[xdbg(x82's debugger) 실행 사진]


[유저 모드 shell 실행 사진]


[유저 모드 어플리케이션 tetris 게임 실행 사진]


[유저 모드 어플리케이션 snake 게임 실행 사진]




x82OS kernel code

현재 Pseudo code가 상당 부분 포함되어 있어 간신히 해당하는 OS 기능이 구동되는 정도입니다. 학습이나 교육 등의
용도로는 분석하기 좋겠지만 조금 더 코드를 가다듬는데로 공개하도록 하겠습니다. (언제쯤이다 확답드리긴 어려울 것 같구요.)




x82OS kernel 관련 잡설

2003년도 11월, 처음 OS 개발에 도전해보았습니다.
당시 마땅하게 참고할만한 자료가 부족해서 굉장히 고생했던 기억이 납니다. 결국, Phrack의 글(jeffOS 관련)과
osx86 내의 번역된 자료를 참고하여 타인이 개발한 dummyOS를 분석하는 수준에서 학습을 중단할 수 밖에 없었습니다.

그 이후 2006년 1월, 국내에도 참고할만한 도서가 생겼습니다. 책을 받자마자 3일만에 읽어버렸던 기억이 납니다.
당시 학습했던 내용은 다음 페이지를 참고하세요. 아주 기초적인 내용을 학습하고도 이해가 안되는 부분들이
많았습니다. 때문에 저자가 작성했던 ASM 코드를 수정해가면서 이해하는 수준으로 학습했었습니다.

2008년 10월, C로 OS를 개발해보기로 마음먹고 하나씩 다시 시작하였습니다. 2006년 1월의 글에서도 설명했듯이
본업과는 전혀 다른 별개의 일이었기 때문에 하루에 2시간 정도만 투자하고 OS를 개발하기란 쉽지 않았습니다.
이번 OS 개발을 통해 이루고자 하는 바램이 하나 있었다면, 타인이 개발한 코드 도움없이 자체적인 개발한
코드만으로 OS를 돌려보고자 하는 것이었습니다.

덕분에 2009년 1월, Pseudo code가 난무(?)하는 독창적인 OS를 하나 개발하게 되었습니다. 제 머리가 그리 좋은 편은
아니기 때문에 이렇게라도 두서없이 기록해두는 것이 차후를 위해 좋을 것 같아 기록해둡니다.




x82OS kernel 개발 과정

2008-09-29: Linux 내에서 gcc로 커널을 작성하기 위해 16bit Real mode에서 수행되는 부트스트랩 코드를
            GASM으로 작성해보았다. 물론, 2006년 1월에 자체적으로 작성했던 NASM 부트스트랩 코드를 GASM으로
            포팅해본 것이다. 그럭저럭 잘 동작하는 것을 확인했다.

2008-10-01: 32비트로 넘어오자마자 인터럽트가 걸리면서 커널이 죽어버린다. 즉, 16bit Real mode에서는
            BIOS 인터럽트를 사용하기 때문에 별 문제가 없었지만 대책없이 보호모드로 넘어오고 나니
            생각하지도 못했던 문제가 발생한다. 결국 jmp 이후 보호모드로 넘어오기 직전 cli를 실행하여
            일시적으로 인터럽트를 막아 해결했다. 인터럽트 테이블 구성이 시급히 필요한 상태인 것 같다.

2008-10-02: 무식한 방법으로 인터럽트 서비스 루틴(ISR)과 IRQ 벡터 테이블을 추가하였다. IDT를 설정하고 나니
            sti로 인터럽트를 활성화해도 이상없이 동작한다.

2008-10-03: 입출력 버퍼가 찼는지 8042 포트 상태를 시험하는 루틴을 빼버리고 단순히 A20 게이트를 켜는 코드를 작성했다.

2008-10-04: 실행하고자 하는 커널을 메모리에 맵핑하지 않은 상태에서 여러가지 실험을 하니 커널이
            죽어나는 것을 경험했다. 또한, 실수로 Text 위치를 잘못 지정해서 발생하는 문제도 굉장한 골치꺼리였고
            컴파일된 커널을 1섹터(512byte)씩 로드하기 때문에 단위를 맞춰줘야 동작하는 번거로움도 있었다.

2008-10-05: 역시나 무식한 방법으로 페이징 처리를 시도해보았다. 정수형 1024byte 배열을 두 개 만들고,
            각각 페이지 디렉토리, 테이블을 구성해보았다. C로 처음 구현해보는 페이징이었기 때문에
            0xFFFFFFFF 주소를 접근해보고 싶어졌다. 디렉토리와 테이블 10비트를 4로 나누어서 배열의
            인덱스를 구할 수 있었다. 접근하고자 하는 주소가 0xFFFFFFFF을 경우 페이지 디렉토리는 0xFFF를
            4로 나누면 10비트의 디렉토리 위치가 정해지고. 페이지 테이블도 마찬가지로 가운데 0xFFF 4로
            나누어 그 위치를 찾을 수 있다. (10비트) 나머지 물리주소 오프셋은 0xFFF 그대로 사용한다. (12비트)
            잘 살펴보면, 가상 주소 끝자리 4마다 배열이 변하는 것을 볼 수 있다. 예를 들어 0xc00~0xc03까진
            [0x300=768] 위치이고, 0xc04~0xc07까진 [0x301=769] 위치, 0xc08~0xc0b까진 [0x302=770] 위치가 된다.
            page[0xc00/4=0x300=768][0x0FF/4=0x03f= 63] [+ 0xfff] (0xc00fffff)
            page[0xc04/4=0x301=769][0x4FF/4=0x13f=319] [+ 0xfff] (0xc04fffff)
            (디렉토리 1024 x 테이블은 1024 * 4 = 4메가)
             0x         c08              0x8ff           0xfff
            page[0xc08/4=0x302=770][0x8FF/4=0x23f=575] [+ 0xfff] (0xc08fffff)
            위의 경우, 0xc08fffff는 페이지 디렉토리 770번째 배열이며, 페이지 테이블 575번째 배열에 있는
            물리 주소에 0xfff를 더하면 구할 수 있다.

2008-10-06: 1메가 이하 영역은 기존 부트로더가 사용 중이므로, 그대로 맵핑해야 정상적으로 동작한다.
            그래서 페이지 테이블 256개 정도를 사용해서 1메가 이하 영역의 주소를 access 가능하도록
            저정해준다. (이걸 안해주면 페이징이 적용된 커널은 계속 죽는다.)
            커널 메인으로 들어가기 직전, 스택 포인터 역시 페이징이 적용된 주소를 넣어주어야 한다.
            (그렇지 않으면 예상치 못한 오류들이 마구 발생한다.)

2008-10-16: 타이머, 키보드 인터럽트를 구현했다. out/in을 통한 포트 제어로 타이머와 키보드 입력을
            구현할 수 있다. 타이머 인터럽트를 통해 현재 서버 시간을 얻어올 수 있도록 하였고,
            키보드 테이블을 구성해보았다. (역시나 스펙 서류만을 가지고 구현하기에는 무리가 있다.)

2008-10-18: 현재, 부트스트랩 -> IDT 설정 & 페이징 설정 -> 페이징 커널로 넘어가는 방식을 버리고,
            부트스트랩 -> 페이징 설정 -> 페이징 커널 내에서 IDT 설정 및 콘솔 제어 등을 할 수 있도록
            코드를 수정하였다.

2008-10-21: 디스크는 실린더와 헤드, 섹터로 구분한다. 한 섹터는 512byte이며 1섹터부터 시작하고 18섹터가
            한 트랙을 이룬다. 트랙은 한 면당 80개 존재한다. 그리고 헤더는 면이 두 개다.
            즉, 512x18(트랙한개단위) x 80(한면에 80개) x 2(헤드는 두 면이므로) = 1.44MB가 된다.
            읽는 순서대로 설명해보자면,
            헤드가 0, 0번째 실린더에서 18개의 섹터를 다 읽으면
            헤드가 1, 0번째 실린더에서 18개의 섹터를 더 읽을 수 있다. 이 역시 다 읽으면,
            헤드가 0, 1번째 실린더에서 18개의 섹터를 더 읽을 수 있고, 이 역시 다 읽으면,
            헤드가 1, 1번째 실린더에서 18개의 섹터를 더 읽을 수 있다. (최대 72개 섹터까지 읽을 수 있음. (18 x 4))

2008-10-24: FAT12에 대한 학습, 파일 목록을 읽을 때는 최상위 루트 디렉토리인 0x2600 위치에서 각 파일
            정보를 읽어올 수 있다. 디렉토리의 경우, 0x3e00 + 섹터번호 x 512로 계산해주면 디렉토리 내의
            각 파일 정보를 읽어올 수 있다. 파일 내용을 읽을 때는 반드시 512 위치(2섹터 시작부)에 있는
            FAT12 섹터 배열의 압축을 풀고 난후 순서대로 읽어와야 한다. 만약 2섹터부터 시작한다고 가정할 때,
             1   2   3   4   5       n
            FF0 FFF 003 004 005 ... FFF
            잘 살펴보면, 1번 FF0는 무시하고, (MBR 부트섹터이므로) 2번에 FFF가 들어있는데 이는 파일이 시작하는
            위치이기 때문이다. 최상위 루트 디렉토리 내에서 2번의 섹터를 사용 중인 경우 FFF로 마크되어 있다.
            예를 들어 최상위 루트 디렉토리 내에서 2번과 5번 섹터를 쓸 경우 다음과 같을 것이다.
             1   2   3   4   5   6
            FF0 FFF 003 004 FFF 006 ...
            FFF가 나타나면 파일의 끝으로 인식하면 된다.

2008-10-29: 16비트 reboot 방법과 32비트 reboot 방법을 찾았다.

... 연말 업무의 압박으로 인한 공백기 ...

2009-01-05: 오랫동안 안잡고 있다가 다시 잡으려니 고문이 따로 없다. 인터럽트 테이블 내에 소프트웨어
            인터럽트를 추가한 후, 시스템 콜을 구현해보았다. 아직 커널 모드에서 호출하는 것이라 그런지
            잘 동작한다.

2009-01-07: 함수들 종류별로 전부 새로 정렬했다. 또한, 키보드 핸들러를 다시 새로 구현했다.
            (각종 특수키 인식 가능하도록)

2009-01-08: 테트리스를 포팅하기 위해 시스템 콜들을 구현하였다. Win32 API로 작성된 코드를 Linux로
            옮겨놓고 이를 다시 OS로 포팅했다. 스코어, 레벨업, 속도 증가 기능을 추가해보았다.
            (time(), rand(), srand(), gotoxy(), puts(), usleep() 함수 추가)

2009-01-09: 태스크 스위칭을 추가하였다. 역시나 예상대로 안 돌아간다. 늦은 밤 삽질 끝에 TSS 디스크립터에
            1byte를 잘못 기술해서 발생한 GP 에러라는 사실을 확인했다.

2009-01-10: 유저 모드로 점프 후, 인터럽트 시 오류가 발생했다. 역시나 늦은 밤 삽질 끝에 각 핸들러에
            커널 데이터 세그먼트 셀렉터로 ds,es,fs,gs를 초기화 시켜주는 코드가 빠져서 발생한 문제라는 것을
            찾아냈다. 게다가 시스템 콜 구현 후 시스템 콜로 shell() 함수를 호출하니 명령이 안 먹혔다. 삽질 끝에
            인터럽트 도중 다른 인터럽트가 안 걸린다는 중요한 사실을 빼먹고 있음을 깨닫게 되었다.

2009-01-11: 콜게이트를 구현해서 shell() 함수를 호출하니 ring0 권한으로 호출된다. 다만, 몇 가지 문제점을
            발견하여 이러한 수행 방식 자체를 중단했다. 소프트 태스크 스위칭을 지향하기 때문에 TSS를 통해
            커널 스택 위치를 제공받도록 구성해놓고 실질적인 루틴은 각 프로세스별 레지스터 엔트리를 사용하도록
            구성하였다. 나중에 프로세스 정보 구조체랑 연동시킬 예정이다.

2009-01-12: 유저모드에서 쉘을 실행할 수 있게 되었다. 시스템 콜들을 구현한 후, 유저용 페이지 테이블을
            따로 마련하여 페이징이 적용된 0x80000000 주소에 shell() 함수를 로딩하고 실행할 수 있게된 것이다.
            reg_info() 함수를 붙여 확인해보면, cs,ds 각각 0x2b, 0x33인 것을 확인할 수 있다.

2009-01-13: 유저모드 테트리스가 가능하도록 수정했다. 이로써, 테트리스 게임 도중에도 태스크 스위칭이
            가능하게 되었다.

2009-01-14: 각 프로세스 별로 cr3 레지스터를 따로 두어 태스크 스위칭이 이루어질 때마다 페이지 디렉토리를
            교체하도록 적용시켜봤다. 이로써 각 유저 어플리케이션마다 동일한 가상 주소를 사용할 수 있게 되었다.
            (TEXT & DATA: 0x80000000 STACK: 0x80010000)

2009-01-15: 현재, 유저 모드 프로세스 2개로 정상적인 태스크 스위칭이 이루어지고 있고 유저 모드 내에서
            각 시스템 콜에 인자를 넣거나 원하는 값을 리턴받는 것이 가능해졌다.

2009-01-16: 프로세스 정보 구조체를 작성한 후, 태스크 생성 함수인 create_process()와 유저 모드
            프로그램을 로딩하기 위한 페이지 생성 함수 make_new_page()를 새롭게 작성하였다. 이로써 동적으로
            새로운 유저 모드 프로세스를 생성할 수 있게 되었다.

2009-01-17: 생성된 유저 모드 프로세스를 관리하기 위한 ps 명령을 추가했다.
            또한, 앞서 구현된 페이지 추가 함수와 프로세스 생성 함수에 file_loadmm() 함수를 추가하여
            파일 시스템에서 파일을 읽어 메모리에 로드 후 실행할 수 있는 실행 파일 로딩 기능이 구현되었다.

2009-01-18: 프로세스를 종료시킬 수 있는 kill 명령을 추가하였다. 이로써 매우 기초적인 process 관리가 가능해졌다.

2009-01-19: snake라는 게임을 포팅해봤다. 키보드 키 값이 char 형이 아닌 int형으로 되어 발생할 수 있는 잠재적
            오류를 수정하였다. gotoxy() 함수와 puts() 함수를 조합한 gotoputs() 함수를 추가했다.

2009-01-20: 사용자 어플리케이션 쪽에 많은 수정이 이루어졌다. 각 시스템 콜, 라이브러리, 어플리케이션으로 나뉘어졌다.

2009-01-21: 페이징 적용 이후 메모리 구조를 모두 변경하였다. (PDE, PTE 위치)
            0x100000: main (kernel+user shell) page directory (size:0x1000)
            0x101000~ user page directory                     (size:0x1000)
            ...
            0x160000: kernel code page table                  (size:0x1000)
            0x161000: boot code page table                    (size:0x1000)
            0x162000: kernel stack page table                 (size:0x1000)
            0x163000: user shell page table                   (size:0x1000)
            0x164000~ user page table                         (size:0x1000)
            ...
            0x200000: user program memory                     (size:0x10000)
            0x210000~ user program memory                     (size:0x10000)
            덕분에 프로세스 수십개를 한꺼번에 돌려도 문제없이 구동 가능해졌다.

2009-01-22: background, foreground 개념을 적용하였다. 사용자 어플리케이션을 load 명령으로 실행하면
            foreground로 동작하며, back 명령으로 실행하면 background로 동작한다. 매우 기초적인 pseudo code로
            구현된 상태로써, foreground load 명령은 새로운 프로그램을 실행 시 현재 shell 태스크를 멈춘 후
            수행하며, background back 명령은 새로운 프로그램을 실행할 때 태스크 상태 변경 없이 태스크 리스트에
            추가하여 동시 수행된다. (TODO: 앞으로 프로세스 우선순위에 따른 입출력 제어가 필요할 듯 하다.)

2009-01-23: Ctrl+C 기능 키를 추가했다. Ctrl+C 명령이 들어오면 현재 태스크 프로세스를 강제 종료시킨다.
            단, 현재 프로세스가 pid 0의 shell 태스크인 경우에는 종료시키지 않는다. (즉, pid 0인 shell 내에서는
            Ctrl+C 기능 키가 안 먹힌다.)

... 공백기 ...

2009-02-23: 드디어 문제가 많았던 콜게이트의 수정을 완료했다. 1월 11일 발견했던 문제를 해결하면서 커널 내에
            reg_info() 함수를 호출하면 ring0가 되었다가 호출이 끝나고 나면 ring3로 돌아온다.
            오타 하나가 모든 오작동의 원인이었다니.. far return 해주면 해결되는 간단한 일이었다.

2009-02-25: 콜게이트를 GDT 내에 생성하다 보니 차후 수정 시 불편할 것 같아 LDT를 추가해보았다. 먼저 0x70000 쯤을
            대충 LDT 위치로 정하여 콜게이트를 올려두고 LLDT 명령으로 추가된 세그먼트 셀렉터를 지정해주니 그럭저럭
            잘 동작했다. ring0가 되었다가 ring3로 돌아오는 것을 확인하기 위해 커널 내의 reg_info() 함수가 아닌
            유저 라이브러리 내에 reg_info() 함수를 호출하도록 수정했다. 정말 별거 아니지만 여러 dummyOS 코드를
            뒤져본 바.. LDT 내에서 callgate를 구현해놓은 것을 찾을 수가 없어서 생각보다 많이 고생한 것 같다.

... 공백기 ...

2009-03-31: kkamagui님이 구현해놓으신 matrix 화면을 보자마자 팍 feel이 꽂혀버렸다. 무언가 영감을 받았다고 해야하나..
            작업 결과물을 보니 너무 부러워서 나도 따라 만들어야겠다고 생각만했다. (이런 따라쟁이.. 근데 멋진걸 어쩌랴 ㅎㅎ)
            하지만.. 업무의 압박으로 인해 이번 주에는 작업이 힘들꺼 같고 주말 쯤에나 작업을 시도할 수 있을 것 같다.

2009-04-04: 예전에 구글링을 통해 얻어둔 matrix 소스를 linux로 포팅했던 적이 있어 옮기는 작업은 그리 오래 안걸렸다.
            화면 색상을 조정하는 color_set() 시스템콜을 추가해버렸다. (이렇게 막 추가해버리면 나중에 고생하는데...)

... 공백기 ...

2009-04-11: 플로피 관련 각종 함수 추가(floppy.h, floppy.c), 플로피 인터럽트 추가 완료.
            현재는 부팅 시 boot 이미지 내에서 먼저 페이징 관련 함수와 kernel.bin 이미지를 로드한 후 파일 시스템
            전체를 메모리에 복사해놓는 무식한 방식 사용. (fs_load_memory 함수) 16비트 BIOS 인터럽트를 이용하여
            ISO로 부팅 가능한 것 확인.

2009-04-12: 파일 접근할 때 확장자 부분을 고려하도록 수정했다.

2009-04-13: 이미지 뷰어를 만들기 위한 BMP 포맷(헤더랑 팔레트 구조 이해) 및 그래픽 모드 전환 과정에 대해서 학습.
            BMP 헤더를 토대로 팔레트를 얻어올 수 있고 (color_used * RGB_COLOR) 그리고 비트맵 헤더에 팔레트 크기를
            더한 이후에 데이터를 얻어올 수 있었다. 먼저 linux에서 테스트용 BMP 뷰어를 구현해봤다. 그 이후에 OS로
            포팅할 때 삽질을 좀 했는데.. 팔레트랑 데이터 위치를 잘못 계산하니 제대로 된 이미지가 뜰리 만무했다.
            결국 이 문제 잡으려고 TEXT 모드로 부팅해서 BMP 헤더랑 RGB 팔레트, 데이터를 화면에 HEX 값으로 찍어가면서
            포인터 문제라는 것을 잡게 됐다. GUI 모드 전환 과정은 우선 16비트 리얼모드에서 INT 0x10 인터럽트를
            통해 가능하기 때문에 비교적 간단한 편이지만 32비트 보호모드로 들어오면 전환 과정이 좀 복잡해진다.
            일단 16비트 리얼모드에서 320x240 잡고 BMP 출력 테스트를 해보았다. 잘 뜬다.

2009-04-15: 확실히 카와이 히데미씨의 OS처럼 16비트 리얼모드에서 GUI 모드로 넘어가면 구현하기 간단하다.
            하지만 TEXT 모드를 고수하는 입장에서 32비트 보호모드 진입 후 GUI 모드로 전환하는 방법이 더 훌륭해보였다.
            여러 자료를 뒤지고 살펴본 결과 Chobits OS 내에 구현된 GUI 모드 변환 코드와 Chris Giese씨의 코드가
            직접적인 구현에 큰 도움이 되었다. 더 자세한 코드는 다음 페이지 링크를 참고하기 바란다.
            (사실, v86 모드가 구현되어 있지 않은 관계로 이 방법 밖에 사용할 수 없는 상황이다.)
            TEXT 모드에서 BMP 이미지 파일 하나 읽어보려고 이 고생을 하다니.. BMP 이미지를 읽기 위한 view 명령을
            추가하여 256 color의 비트맵 파일이 있으면 320x240로 GUI 모드를 변경한 후 해당 이미지를 화면에 뿌리고
            키를 하나 입력받으면 다시 TEXT 모드로 돌아오도록 했다. BMP 내에 팔레트로 색상을 설정하기 전에 먼저
            TEXT 모드에서 사용 중이던 팔레트를 백업해놓아야 정상적인 TEXT 모드로 돌아올 수 있다.
            - VGA 드라이버 작성에 도움이 되는 페이지 링크
            - 스펙을 보고도 잘 모르겠으면 참고할만한 페이지 링크

... 공백기 ...

2009-05-03: JPEG 디코딩 엔진을 포팅하려고 보니 알고리즘이 커널에 대적할만큼 복잡해보여 살짝 긴장했었다.
            하지만 의외로 몇 시간만에 쉽게 끝났다. (이미 키와이 히데미씨가 JPEG 디코더를 자신의 OS에 잘 포팅해둔
            관계로 큰 도움을 얻을 수 있었다. 다만 내가 작성한 BMP/JPEG 뷰어는 그 분의 코드와는 달리 100% C로만
            되어 있다. 카와이 히데미씨의 JPEG 코드 역시 nikq씨의 JPEG 코드를 자신의 OS에 맞게 수정 후 포팅한 것이다.)
            기본적으로 JPEG 헤더와 이론적인 내부 알고리즘을 알고 있으면 포팅하는데 도움이 되리라 판단된다.
            - JPEG wikipedia 페이지 링크

2009-05-09: PCX 뷰어 구현을 위해 포맷을 학습했다. PCX 역시 BMP 구현만큼 쉬운 편이다. 덕분에 특유의 압축 알고리즘도
            학습하게 되었고 이미지 퀄리티 또한 BMP에 떨어지지 않는다. 단색의 경우 압축률이 꽤 높아서 쓰기 좋은 것 같다.
            학습한 스펙을 토대로 코드를 구현하던 도중 문제 발견. 알고보니 팔레트 저장 방식의 문제였다. 다만 이렇게
            별거 아닌 문제를 찾으려고 꽤 많은 시간을 소비한 끝에 중대한(?) 결심을 하게 되었다.
            오늘부터 디버거 개발한다!

2009-05-10: 간만에 DR 레지스터들을 학습. 최근 Phrack 65-8을 통해 꽤 알려진 것으로 아는데 과거, 논문 연구 주제를
            준비하던 중 이와 매우 흡사한 후킹 방법을 생각해냈었다. 물론 Phrack 글을 보고 좌절했지만. H/W에서
            지원해주는 브레이크 포인트(INT 1)는 데이터에 트리거를 설정할 수 있는 장점이 있다. 하지만 DR0부터
            DR3까지 밖에 사용하지 못하므로 4개 브레이크 포인트 밖에 사용하지 못하는 단점이 있다. 분석 끝에
            실제 구동되는 테스트 코드를 구현해보았다. 브레이크 포인트는 잘 걸린다. 그러나! 명령 입력이 안된다.
            그 이유는 인터럽트 도중 인터럽트가 안걸리기 때문인데 eflags 레지스터에 IF를 활성화시키는 꽁수를
            발휘하여 해결했다. 디버거 이름을 생각해보았는데 단순 무식하게 x82's debugger인 xdbg로 정했다.
            이거, 잘만 만들면 OS 커널 디버깅에 꽤 큰 도움이 되겠다.

2009-05-14: 페이지 폴트 관련해서 핸들러를 새로 작성. 디버거에서 페이지 폴트 관련 액션을 잡기 위해 미리 준비하고
            있는 작업이다. 문제는 커널 코드 관련 페이지 테이블의 미확보로 인해 커널 바이너리가 메모리에 제대로
            로드되지 않은 경우 또는, 커널 스택 공간이 확보되지 않은 경우 IDT 설정 전에 발생하는 문제이므로
            페이지 폴트 핸들러의 영향을 받지 않는 문제점이 있다. (결론: 오류 없이 잘 짜야한다. -_-;;)

2009-05-15: 다시 이어서 S/W 방식으로 트리거를 설정하는 디버거에 대해 학습했다. 검색 능력이 뛰어나지 못해서인지
            디버거 구현에 관한 자료를 찾기가 너무 힘들었다. (지난번 LDT 기반 콜게이트 구현 때도 그랬었는데..)
            디버거 형태는 이전에 어느 정도 만들어뒀기 때문에 S/W 방식의 디버깅 기능을 새로 추가해보았다.
            이 녀석은 INT 3 명령인 0xcc 코드 1byte를 디버깅할 인스트럭션에 넣어주는 형태로 동작한다. (INT 3
            핸들러로 진입하고 나면, 원래 코드로 복원해준 후, 앞으로 복귀할 eip 레지스터 역시 -1 위치로 복원해야 한다.)
            이 때문에 실행할 명령 코드만 트리거를 설정할 수 있는 단점이 있다. 하지만 브레이크 포인트에 제약이
            없는 장점이 있다. 일단 내 커널에서는 8개만 설정할 수 있게 해뒀다. 그 이유는 DR 레지스터들이랑
            인스트럭션 트리거, 백업 코드 값등을 PCB에 저장하도록 구현했는데 이 녀석들이 기본 태스크 갯수만큼
            예약되다 보니 너무 많은 공간이 낭비되어 일단은 그렇게 결정지었다. 구동시켜본 결과, 테스트 코드임에도
            그럭저럭 잘 돌아간다.

2009-05-16: 대충 개발한 디버거에 엄청나게 많은 버그가 존재한다는 사실을 알게된 건 그리 오래걸리지 않았다. -_-
            동작하는 매커니즘에는 크게 문제가 없었으나 디버거 내부에 명령이나 구성 형태의 문제가 심각했다.
            곰곰히 생각하던 중 유용하게 쓰고 있는 gdb의 구성 형태를 벤치마킹(?)하기로 결정. 물론 기능만 같게
            구현하는 것이다. 먼저 디버거를 통해 프로세스를 시작하는 경우 eflags에 TF를 세팅해서 INT 1 핸들러로
            진입하게 한 다음 디버거로 들어오면 S/W 방식의 브레이크 포인트를 설정하도록 디버깅 구성 형태를 변경했다.
            (eflags에 TF를 세팅하는 행위는 유저 코드 뿐 아니라 핸들러 코드까지 죄다 브레이크 포인트하므로 주의해서
            코딩해줘야 한다.) 각 명령어들을 새로 구성했다. continue 명령 시, eflags에 TF가 설정되어 있는 경우
            제거하여 매번 명령마다 브레이크 포인트가 되지 않도록 하였고, 반대로 next나 step 명령의 경우에는
            eflags의 TF를 항상 1로 세팅한다. clear와 quit 명령 코드는 동일하게 트리거들을 초기화하는 내용들로
            구성되어 있으나 quit 했을 때만 TF 설정을 제거하고 프로세스가 종료되도록 구성하였다.

2009-05-17: 디버거에 명령어를 계속 추가 중이다. 현재 set 명령도 구현됐다. 레지스터에 값을 넣거나 특정 주소에
            원하는 값을 넣을 수 있게 됐다. 아직 디스어셈블러가 개발되어 있지 않은 관계로 개발 서버의 objdump
            툴을 이용 중이다. 나중에 시간나면 디스어셈블러도 개발해야겠다.

... 업무 압박으로 인한 공백기가 길어지고 있습니다. ...





국내 무한삽질 MANIA

삽질 매니아라는 표현이 어울릴 것 같아 마련해보았습니다. 머릿 속에 있는 이론을 직접 적용하는데 성공하신 분들입니다.
프로그래머의 두뇌를 자극시키는 장본인들의 홈페이지인 만큼 한번쯤 방문해보는 것이 좋을 것 같습니다.

- kkamagui님의 KKAMA OS: http://kkamagui.tistory.com/

- 여리님의 Chobits OS: http://www.zap.pe.kr

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- bro님의 miniOS, usysOS(gaiacore): http://neri.cafe24.com/

- gumman님의 AiRPOS: http://airpage.org/~gunman/

- 오재준님의 B2OS: http://www.bellona2.com/

- 나정호님의 80x86용 kernel: http://njh1983.tistory.com/

- 김기오님의 Calcium OS: http://caoskernel.org/

- edward님의 osx86: http://osx86.org/



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