C++로 나만의 운영체제 만들기

★ 이 책에서 다루는 내용 ★



■ GRUB을 활용한 커널 부팅 프로세스 간소화

■ 비주얼 스튜디오 2017을 사용한 커널 빌드

■ C++ 커널 개발방법 설명과 C++ 언어에 대한 심화 주제 학습

■ 운영체제 메모리 관리 시스템 이해

■ 버그에 대처할 수 있는 디버깅 능력 배양

■ WIN32 시스템 구조를 커널에 반영

■ 다양한 GUI 시스템 샘플 예제 제공

■ WIN32와 SkyOS 두 플랫폼에서 모두 동작하는 모듈 개발 방법 설명



★ 이 책의 대상 독자 ★



프로그래머로서 프로그래밍의 꽃이자 로우레벨 개발의 근간을 이루는 운영체제를 개발하고 싶은 사람을 대상으로 한다. 또한 현대 운영체제의 내부 구조를 더 자세히 이해하고 싶거나, 운영체제를 제작해보고 싶은데 초기 진입에 실패한 프로그래머를 대상으로 한다. 따라서 다음과 같은 사항에 해당된다면 대상 독자라고 할 수 있겠다.



■ 자신만의 운영체제를 개발해 보고 싶은 일반 개발자

■ 운영체제론을 배우고 있는 학생

■ 현대 운영체제의 기본 개념을 이해하고 싶은 프로그래머

■ 이론보다는 구체적으로 실행되는 결과물을 원하는 개발자

■ 산이 있으면 정상에 오르고 싶은 자

■ 바닥부터 개발을 원하는 프로그래머

■ 상업적으로 운영체제를 개발하려는 프로그래머



또한 SkyOS는 C++로 제작됐기 때문에 C++ 관련 필요한 기능을 직접 구현했다. 예를 들면 new나 delete 연산자 등이 그것이다. C++라는 언어 자체에 관심이 있는 개발자라면 이 책이 지적 욕구를 만족시켜 줄 수 있을 것이다.

1장. SkyOS 프로젝트



예비지식

SkyOS 콘셉트

준비물

비주얼 스튜디오 2017

WinImage

QEMU

SkyOS 소스코드

프로젝트 빌드

프로젝트 구성

프로젝트 빌드

커널의 실행

정리



2장. 운영체제 이론



프로세스

스레드

스택

호출 규약

네임 맹글링

정리



3장. 커널 로딩



GRUB

부팅

설치

실행

GRUB이 전달하는 파라미터

커널 엔트리 찾기

제약사항

글로벌 객체의 초기화

환경 설정

RTTI 기능 제거

예외 기능 사용하지 않기

기타 옵션

정리



4장. 하드웨어 초기화



CPU

메모리 레이아웃

GDT

IDT

정리

PIC

PIT

실습

FPU

인터럽트 핸들러

예외 인터럽트의 종류

실습

정리



5장. 메모리 가상화



가상주소공간

페이징

주소 변환 과정

세그멘테이션

페이징

정리



6장. 메모리 매니저



물리 메모리 매니저

가상 메모리 매니저

페이징 구현

가상주소와 물리주소 매핑

정리



7장. 힙의 구현



커널 힙 알고리즘

할당과 해제 로직

할당

해제

힙 인터페이스

실습

정리



8장. C++



new, delete 연산자 구현

예외 처리

순수 가상함수 호출

힙 손상

클래스 상속

C+ +11

람다 함수

constexpr

실습

정리



9장. 공통 라이브러리



C 런타임 라이브러리 제작

STL

string

vector

맵

리스트

덱

cout

비표준 자료구조

이중 연결 리스트

큐

스택

정리



10장. 디바이스 구현



키보드

키보드 핸들러의 구현

플로피 디스크

플로피 디스크 초기화

하드 디스크

하드 디스크 초기화

하드 디스크 읽기 / 쓰기

정리



11장. VFS



파일시스템

StorageManager 클래스

표준 입출력 함수와의 연계

MINT64 램디스크

메모리 리소스 디스크

실습

정리



12장. 디버깅



맵 파일 익스플로러

PDB

WinDBG

널 포인터 접근

try / catch

로그

정리



13장. 커널 코어 구현



프로세스 매니저

프로세스의 생성

파일로부터 프로세스 생성

정리

콘솔시스템

시스템 프로세스의 생성

콘솔 프로세스

WatchDog

Process Remover

멀티태스킹

태스크 스위칭 세부 구현

정리

실습



14장. 애플리케이션



응용프로그램의 시스템 API 호출 원리

EntryPoint 함수 구현

SkyOS 시스템 API 호출

유저 API

커널 API

시스템 API의 추가

응용프로그램

Hello World

Sort

Math

정리



15장. 그래픽 시스템



그래픽 모드 초기화

RME

GRUB을 활용한 GUI 전환

GUI 환경구축

GUI 콘솔

SkyGUI

SVGA 라이브러리

정리



16장. 써드파티

루아

json 라이브러리

easyzlib

정리



17장. 동적 라이브러리



DLL 로드

SampleDll

정리



18장. Advanced Debugging



커널 디버깅은 원래 가능

VirtualBox를 이용한 디버깅

동적 라이브러리를 활용한 디버깅

콜스택 출력

심벌엔진

정리



19장. SkyOS64



32비트 부트 로더

64비트 커널

ELF 포맷

주의사항

정리



20장. Final



개발사항

GUI 콘솔 실습

SVGA 라이브러리

모듈 개발하기

남은 과제



부록



PE 파일

덤프 테스트 모듈

DumpTest Module

주소 재배치

동기화

스레드와 동기화 객체

멀티 스레드를 사용하는 이유

동기화 객체 종류

Recursive Lock

SkyOS에서의 동기화

어셈블러

스크래치로부터 커널 부팅

디스크에 부트섹터 쓰기

USB에 GRUB 2.02 설치

박주항 클라이언트 프로그래머로 게임 회사에 입사해 회사 사정 때문에 서버 관련 업무를 맡게 되면서 여러 게임의 온라인 플랫폼을 구축하고 제작해온 개발자다. 프로그래밍 언어로 C++를 주 언어로 사용했지만 모바일 플랫폼 관련 회사에서 일하면서 자바 언어를 다루게 됐고, C++ 언어와는 다른 자바만의 매력에 빠져 자바를 보조 언어로 사용하고 있다. 프로그래밍 자체를 좋아해 운영체제 개발에서부터 파이썬, 루아 같은 스크립트 언어 활용까지 프로그래밍의 모든 영역에 관심을 두고 있다. 유용한 오픈소스를 자신의 프로젝트에 활용하는 것 또한 좋아해서 시간이 날 때마다 여러 오픈소스 공유 사이트에서 소스코드를 내려 받아 분석하는 것을 취미로 삼고 있다. 또한 어드벤처 게임을 광적으로 좋아해서 <로라 보우 2 ? 태양신의 단도>, <스페이스 퀘스트 4> 등 시에라사 게임의 한글 패치를 제작하기도 했다. 현재는 취미로 운영체제를 개발하고 있으며 PC로 개발된 게임소스를 안드로이드로 포팅하는 작업에 푹 빠져있다.

저서로는 『C++로 온라인 게임 서버 구축하기: CGSF를 활용한 게임 서버 제작』(한빛미디어, 2014), 『C++로 온라인 게임 서버 구축하기: CGSF 파헤쳐 보기』(한빛미디어, 2014), 『C++ 개발자를 위한 WIN32 오픈소스 라이브러리 100』(한빛미디어, 2015), 『SDL과 C++를 이용한 크로스 플랫폼 프로그래밍』(한빛미디어, 2015)이 있고 번역서로는 『데이터베이스 첫걸음』(한빛미디어, 2016)이 있다.\