Post sebelumnya belum sempat dilengkapi dikarenakan authornya lagi mabok tubes, tapi somehow pengen nulis buat yang milestone ini karena banyak request juga. So here you go!

Pendahuluan : OsDev

Praktik OsDev (Operating System Development) adalah suatu praktik sakral yang bertajuk "DIY Linux, but not Linux", di mana siapapun yang ingin terjun ke jurang dalam ini akan bertemu dengan banyak istilah-istilah aneh, seperti INTERUPSI, ASSembly, LINKING (park), dan masih banyak lagi. Belum lagi dengan limitasi lainnya seperti besar memori maksimum, panjang bit, dan bahkan Real Mode dan Protected Mode.

Wah... banyak..... banget

Kali ini, sebagai pemenuhan Tugas Besar IF2230 Sistem Operasi - milestone 2, maka akan dibuat suatu sistem operasi yang merupakan pengembangan dari OS yang telah dibuat di milestone 1 sebelumnya. Sebelumnya telah dibuat arsitektur sederhana untuk sebuah OS, di mana terdapat bootsector, sector map, dir(ektori), dan pada akhirnya dibuat suatu kernel (citation needed). Memberi 4 tugas utama, yakni :

Modifikasi file system
Modifikasi syscall readFile dan writeFile
Modifikasi loadFile
dan membuat sebuah shell, CANGKANG

Ada banyak hal yang harus dibuat dan ditangani, tapi mari mulai dengan hal yang paling awal, yakni modifikasi filesystem.

File system : It ain't FAT, but kinda like FAT

Mungkin mulai dulu dari spesifikasi dan diagram yang diberikan dari asisten langsung

Penjelasan dikit yang singkat terkait what the heck is this?? 何これ？

P : Indeks parent

Basically menandakan ini file/direktori punya ortu siapa. Jadi anggap ada direktori "bin" dengan index 01, dan ada beberapa file yang berada di dalam folder tersebut, misal "passwd" dan "tty", maka untuk kedua file tersebut, P pasti akan bernilai 01. Jadi basically ini itu adalah pointer ke index yang mana yang menjadi orang tua mereka.

Oleh karena itu, maka dipastikan bahwa index yang ditunjuk adalah sebuah direktori, karena tidak mungkin sebuah file menjadi induk kan? hehe. Selain itu, indeks parent P juga bisa bekerja sebagai diskriminator untuk kasus apabila ada suatu berkas yang memiliki nama yang sama, namun disimpan di direktori yang berbeda. Oleh karena itu, pengecekan apabila ada berkas dengan nama yang sama adalah dengan melihat kesamaan antara P dan nama file, tidak hanya dari nama file saja.

S : Indeks sektor

Indeks sektor dibagi menjadi dua kasus, yakni kasus dia direktori, dan kasus dia adalah berkas(file)

Secara logis, direktori hanyalah sebuah informasi bahwa "hei ada sebuah folder nih", dan dia itu ga nyimpan informasi apapun selain nama folder dan siapa ortunya. Maka dipastikan bahwa dia ga bakal nunjuk ke indeks apapun di bagian sectors, just because dia ga nyimpan data apa-apa kan? Maka pasti bagian ini akan selalu bernilai 0xFF apabila dia adalah sebuah direktori.

Beda dengan kasus apabila dia sebuah file. Sebuah file pasti disusun akan berbagai informasi-informasi, dan telah diketahui bahwa informasi-informasi tersebut disimpan dalam beberapa sektor terpisah pada storage. Oleh karena itu, sebuah file pasti butuh tempat untuk menyimpan informasi terkait datanya disimpan di sektor mana aja kan? Sayangnya sektor files tidak memiliki ruang untuk menyimpan informasi di mana data disimpan, tapi sektor files memiliki indeks sektor S yang bisa dibilang bertindak sebagai pointer ke sektor sectors. Jadi misal ada sebuah berkas yang bernama "message" dan memiliki nilai S adalah 03. Maka hal ini menyatakan bahwa data-data dari berkas "message" disimpan pada sektor-sektor yang dideskripsikan pada indeks ketiga di sektor sectors.

Sebagai contoh :

Pada files, 2 baris pertama apabila dilihat di hexedit

FF FF 61 61 61 61 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

00 01 62 62 62 62 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Pada sectors, 2 baris pertama adalah

01 02 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

03 04 05 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Hal ini akan memberi kita informasi bahwa :

Ada folder yang terletak di root dengan nama "aaaa"
Ada berkas yang terletak di folder dengan indeks ke 0 pada sektor files dengan nama "bbbb" dan datanya disimpan pada index ke-01 pada sektor sectors.

Maka, apabila kita ingin membaca berkas "bbbb", pembacaan akan dilakukan menyimpan seluruh sektor dengan indeks ke-01 (indeks dimulai dengan 00), yakni baris kedua pada sektor sectors. Oleh karena itu, data dari berkas "bbbb" akan disimpan pada sektor 3, 4, dan 5

Implementasi File System

Terdapat perubahan pada lokasi penyimpanan map.img, dan dir.img apabila melihat ke milestone yang pertama. Terdapat juga penambahan sektor sectors, yang disimpan tepat setelah dir.img. Untuk kedepannya, sector files pada spesifikasi milestone 2 akan disebut sebagai "dir.img" pada artikel ini.

Lokasi dari setiap .img adalah sebagai berikut :

map.img : 0x100
dir.img : 0x101-0x102
sectors.img : 0x103

sectors.img belum dibuat, dan dir.img harus diekstensi menjadi dua sektor, oleh karena itu buatlah terlebih dahulu dengan menggunakan perintah "dd" pada BASH terminal. Referensi dapat dengan melihat milestone 1

== create sector images ==

dd if=/dev/zero of=sectors.img bs=512 count=1

dd if=/dev/zero of=dir.img bs=512 count=2

== end of create sector images ==

map.img akan dimodifikasi terlebih dahulu karena pemindahan map.img dan dir.img menyebabkan kekosongan pada map.img. Posisi kernel juga akan diubah.

Buka map.img pada program hex editor ("hexedit" pada debian atau HxD pada windows), lalu ubah 17 byte pertama menjadi FF. 17 bytes adalah 1 byte untuk bootsector, dan 16 bytes untuk kernel.

Opsional : Ubah dir.img dan sectors.img untuk menyimpan informasi keberadaan kernel.

Langkah ini dilakukan apabila ingin menganggap kernel sebagai sebuah berkas. Apabila tidak dilakukan, maka dir.img dan sectors.img akan berisi 00 saja. Hal ini akan menyebabkan file kernel tidak tercatat pada file system sehingga ada kemungkinan map.img penuh duluan sebelum sectors.img. (unless you're okay with only 31 files maximum).

baris 1 (index 0) menyatakan bahwa kernel disimpan pada sektor 1-16 (sektor 0 = boot sector)

baris 1 (index 0) menyatakan bahwa P = FF, S = 00, dan filename = "kernel", menyatakan bahwa ada file kernel yang datanya disimpan pada sectors.img pada index 0, dan memiliki parent pada indeks FF (root) pada dir.img.

Setelah itu, masukkan pada system.img dengan menggunakan perintah "dd".

Karena posisi map.img, dir.img, dan sectors.img secara berurutan adalah 0x100, 0x101-0x102, 0x103, yang merupakan nilai pada heksadesimal, maka ganti nilai seek menjadi nilai desimal yang ekuivalen saat menggunakan perintah "dd"

== copy image files ==

dd if=map.img of=system.img bs=512 count=1 seek=256 conv=notrunc

dd if=dir.img of=system.img bs=512 count=2 seek=257 conv=notrunc

dd if=sectors.img of=system.img bs=512 count=1 seek=259 conv=notrunc

== end of copy image files ==

Perubahan ini juga mengakibatkan posisi awal kernel kita berubah beserta ukuran kernelnya, maka ubah variabel pada bootloader.asm (KSIZE dan KSTART)

Lakukan kompilasi terhadap bootloader.asm, lalu masukkan hasil kompilasi ke dalam system.img dengan menggunakan "dd", seperti pada milestone 1

Lokasi kernel juga berubah (sektor 4 pada milestone1, menjadi sektor 1 pada rancangan kali ini), maka ubah loading kernel dengan seek=1

== compile.sh ==

nasm bootloader.asm -o bootloader

dd if=bootloader of=system.img bs=512 count=1 conv=notrunc

dd if=map.img of=system.img bs=512 count=1 seek=256 conv=notrunc

dd if=dir.img of=system.img bs=512 count=2 seek=257 conv=notrunc

dd if=sectors.img of=system.img bs=512 count=1 seek=259 conv=notrunc

bcc -ansi -c -o kernel.o kernel.c

nasm -f as86 kernel.asm -o kernel_asm.o

ld86 -o kernel -d kernel.o kernel_asm.o

dd if=kernel of=system.img bs=512 conv=notrunc seek=1

== end of compile.sh ==

Apabila sistem sudah dapat boot ke kernel, maka langkah anda sudah berhasil.

Modifikasi loadFile, readFile, dan writeFile

File system telah berubah, maka apapun yang berkaitan dengan file system pasti harus dimodifikasi dong. Dan ada beberapa hal penting yang harus dimodifikasi, yakni loadFile, readFile, dan writeFile. In my case, urutan pengerjaan yang paling enak adalah adaptasi loadFile terlebih dahulu, agar bisa memasukkan file lalu di-test dengan readFile, lalu yang terakhir adalah writeFile (karena bisa langsung nyontek ke loadFile hehehe).

Modifikasi loadFile

loadFile yang lama memiliki blok kode yang akan memuat bagian map.img dan dir.img ke dalam buffer dari program. Ukuran dari buffer pun masih 512 bytes dan 512 byes (secara berurutan). Hal ini tentunya tidak sesuai dengan ukuran sektor-sektor yang berkaitan dengan berkas pada file system baru. Oleh karena itu, ubah ukuran dari buffer yang ada, dan jangan lupa tambahkan satu buffer baru lagi untuk sectors.img.

Before

After

Penjelasan singkat :

char bufName[bufSize] untuk membuat buffer. Pretty straightforward
fseek(floppy, sectorSize * sectorPosition, SEEK_SET). Akan memindahkan pointer pembacaan file pada file stream "floppy" ke posisi dari parameter kedua (dalam bytes). map.img disimpan pada sektor ke 0x100, maka posisi eksak map.img adalah 512 bytes * 0x100 (atau 256 dalam decimal). Same thing with each respective buffers. SEEK_SET hanya menjadi penanda bahwa fungsi fseek() akan mulai pembacaan dari awal mula file (atau membuat pointer berada di awal file).

Sisanya adalah mengubah nilai-nilai yang berkaitan dengan ukuran sektor, jatah sektor untuk setiap berkas, dan nilai-nilai lainnya. Tambahkan beberapa blok kode untuk menangani penulisan nama file.

Cari baris kosong pada sectors.img untuk menemukan nilai S yang akan dituliskan pada dir.img. Asumsikan bahwa fungsi loadFile akan selalu memuat berkas ke root directory dari file system, maka isi nilai P dengan 0xFF.

Buat modifikasi terhadap while loop agar sesuai dengan posisi-posisi dan variabel yang telah dibuat

Before = Commented part, After = non-commented

Sisanya adalah memuat kembali buffer-buffer .img ke dalam system.img

Cukup self-explanatory dengan penanda - dan + wkwkw

At this point, loadFile harusnya sudah aman, maka kompilasi dengan gcc, lalu coba masukkan berkas seperti pada milestone1 ("./loadFile [namaberkas]")

Cek bagian map.img, dir.img, dan sectors.img pada system.img untuk memastikan.

Yey berhasil, berhasil, berhasil, hore.

Modifikasi readFile dan writeFile

Sebelumnya, readFile hanya berisi 3 parameter, yakni buffer tempat penyimpanan hasil pembacaan, nama file yang akan dibaca, dan kode status. Karena ada kemungkinan beberapa file memiliki nama yang sama, maka harus di-cek juga untuk nilai P dari entri file tersebut. Ubah fungsi sehingga memiliki keempat parameter yang dibutuhkan. Jangan lupa untuk mengubah ukuran buffer dan penambahan buffer untuk sectors.img, serta array sectors yang berukuran 16 item (karena setiap berkas memiliki jatah maksimal 16 sektor).

Actually at this point, sudah menjadi tugas masing-masing untuk mengadaptasikan algoritma hasil dari milestone 1 karena penulisan algoritma tiap kelompok tentunya belum tentu sama. Berikut adalah link ke gist, sebagai referensi (jangan contek aja heh)

Nah, untuk writeFile, definisi fungsi juga berubah sehingga memiliki 4 parameter, dan *sectors akan memiliki kode status sesuai dengan spesifikasi. Buat buffer untuk ketiga .img, dan baca sektor-sektor pada posisi setiap .img. Selanjutnya sudah bisa melihat loadFile yang telah dibuat untuk merealisasikan bagian sisanya.

Berikut link ke gist sebagai referensi (again, jangan contek-contek heh, ntar kena plagiarisme :<)

Now it's up to each of you to test the writeFile and readFile. I'll leave out the debugging up to you :)

Tambahan : Jangan lupa bahwa seluruh fungsi yang melibatkan readFile dan writeFile juga harus diubah sehingga memiliki parameter yang sesuai, dan ukuran sektor juga sesuai dengan file system baru. Sebagai contoh, fungsi executeProgram()

Sekarang memiliki parameter tambahan pada readFile, dan panjang looping hanya sampai 512*16 sektor (karena file memiliki jumlah maksimum 16 sektor). Pada contoh ini, executeProgram hanya akan memuat program-program yang ada pada root directory. Nilai dari 0xFF akan digantikan dengan variabel global (idk, bisa saja currentDirIdx) agar bisa menjalankan program pada posisi saat ini (setelah berpindah posisi dengan perintah "cd").

Membuat C A N G K A N G

== author pun belum kelar cangkangnya, tunggu besok ya :D. ada tubes stima juga belum kelar kelar haha (curhat) ==

CANGKANG - Sebuah catatan keluh kesah realisasi Sister_OS