GitHub 仓库链接: https://github.com/muou000/PulseOS
演示PPT和演示视频见这里
PulseOS 是一款基于 ArceOS 组件化内核构建的、支持多架构的组件化宏内核操作系统。PulseOS 针对 RISC-V 64 与 LoongArch 64 双架构进行了深度适配与统一抽象，完整实现了进程管理、文件系统、内存管理、信号系统，以及网络模块，旨在提供尽可能与 Linux 兼容的 POSIX 接口。
PulseOS 的整体软件栈包含用户空间、Trap 异常分发、内核服务与底层的 ArceOS 组件化基础单元：
.
├── Cargo.toml # 根 Workspace 配置
├── Cargo.lock
├── Makefile # 统一自包含 Makefile 构建入口
├── scripts # 构建支撑与镜像生成脚本
│ ├── make # 模块化 Makefile 片段 (cargo.mk, qemu.mk 等)
│ ├── build_img.sh # 生成 RISC-V 64/LoongArch 64 根文件系统镜像
│ └── fetch-rootfs.sh # 从 GitHub Release 下载 rootfs 底包并校验
├── src
│ └── main.rs # 内核启动与初始用户进程加载
├── api # 统一功能特性接口
│ └── axfeat # 特性开关与各子系统功能门控
├── configs # 内核构建配置 (defconfig.toml 等)
├── modules # 摊平的内核核心组件
│ ├── axalloc # 内存分配器接口
│ ├── axconfig # 系统编译期配置与常量生成
│ ├── axcpu # 架构相关的特权级指令与硬件上下文
│ ├── axdriver # 设备驱动管理层
│ ├── axdriver_* # 基础、块设备、网络、PCI、VirtIO 驱动模块
│ ├── axfs # 文件系统运行时与挂载
│ ├── axfs-ng-vfs # 虚拟文件系统抽象层
│ ├── axhal # 硬件抽象层与页表管理
│ ├── axio # no_std I/O 抽象库
│ ├── axipi # 核间中断处理
│ ├── axlog # 内核日志输出
│ ├── axmm # 虚存管理与映射
│ ├── axnet # 网络协议栈运行时
│ ├── axpoll # I/O 多路复用与等待队列
│ ├── axruntime # 内核运行时初始化
│ ├── axsched # 调度器集成层
│ ├── axsync # 内核同步原语
│ └── axtask # 内核任务模型与调度
├── platforms # 硬件平台抽象与具体实现
│ ├── axplat # 统一硬件平台抽象接口
│ ├── axplat-riscv64-qemu-virt
│ ├── axplat-riscv64-visionfive2
│ ├── axplat-loongarch64-qemu-virt
│ └── axplat-loongarch64-ls2k1000
├── pulse_core # PulseOS 宏内核核心实现
│ └── src
│ ├── fd_table # 文件描述符表与 FdObject
│ ├── ipc、mm、net、task # 进程/线程管理、内存映射、IPC与网络
│ ├── trap.rs # 用户态/内核态 Trap 分发
│ └── config.rs、flock.rs、record_lock.rs # 核心辅助模块
├── pulse_syscalls # Linux 兼容系统调用实现与分派
│ └── src
│ ├── handler.rs # 系统调用统一入口
│ └── impls # fs、ipc、mm、net、task、time 等系统调用实现
├── crates # 独立外部或演进中的第三方支持库
│ ├── allocator、buddy-slab-allocator # 物理页与堆分配器实现
│ ├── eevdf-scheduler # 独立 EEVDF 调度算法库
│ ├── ext4plus # 纯 Rust ext4 文件系统实现
│ ├── smoltcp # TCP/IP 协议栈
│ ├── virtio-drivers # VirtIO 底层协议支持
│ ├── memory_*、page_table_* # 地址类型与多架构页表
│ └── starry-vdso # 用户态 vDSO 支持库
├── rootfs # 根文件系统底包缓存（脚本下载，不入库）
├── docs # 设计文档、ADR 架构决策与移植记录
└── records # 开发日志、性能分析与 qperf 过程产物
- 内存管理 (Memory Management):
- 按需懒分配与写时复制 (COW): 采用延迟装载机制，在触发缺页异常时按需分配物理页，并预先映射连续的 3 个页面以减少陷入开销。
- TLSF 分配器: 基于两级分配器架构，通过 TLSF 优化动态内存开销，显著减少内存常驻。
- 进程管理 (Process Management):
- O(1) 优先级调度: 采用实时优先级就绪队列，利用位图加速最高优先级查找。
- 文件系统 (Filesystem):
- 多态 VFS: 抽象出统一的
FdObjectTrait，无缝对接常规文件、目录、管道、网络套接字等实体。 - 全 Rust 外部依赖消除: 选用纯 Rust 的
ext4plus库，避免 C 语言库 FFI 开销与安全缺陷。
- 多态 VFS: 抽象出统一的
- 信号系统 (Signal System):
- 双级信号机制: 划分进程共享 (
SignalShared) 与线程局部 (ThreadSignal) 信号状态，支持标准 POSIX 信号排队与分发。
- 双级信号机制: 划分进程共享 (
- 扁平物理页帧元数据管理 (
FrameTable): 相较于同类系统（如 StarryOS）使用全局锁的 B 树结构，PulseOS 预分配扁平数组FrameTable，实现 O(1) 物理页引用计数查询，且全部基于无锁原子操作更新，极大地消除了并发clone/fork时的锁开销。 - 安全隔离的用户态拷贝机制:
内核不直接解引用用户虚拟地址，而是通过页表翻译后由
phys_to_virt进行内核态物理页的安全拷贝，结合两阶段读写锁与软件缺页懒加载机制，彻底杜绝了内核解引用无效用户地址带来的崩溃隐患。 - 消除 C 语言依赖的纯 Rust 文件系统:
通过使用纯 Rust 实现的
ext4plus库替代lwext4(C 语言库)，消除了跨语言 FFI 性能开销和安全隐患，并且具备良好的异步接口契合度。
本项目在开发和设计过程中参考了以下优秀开源项目：
- ArceOS: 核心组件化底座。
- StarryOS: 借鉴了部分模块设计。
- RocketOS: 借鉴了其批量懒分配的多页映射机制。
- undefinedOS: 前期参考了其共享内存多映射设计。
- qperf: 使用该qemu插件进行了性能热点分析与优化。
make rv # 编译 RISC-V 64 内核 (kernel-rv)
make la # 编译 LoongArch64 内核 (kernel-la)
make vf2 # 编译 VisionFive 2 内核 (PulseOS_riscv64-visionfive2.bin)
make ls2k1000 # 编译 LS2K1000 内核 (PulseOS_loongarch64-ls2k1000.bin)
make test # 编译双架构门禁
make clean # 清理编译产物qemu-system-riscv64 -machine virt -kernel kernel-rv -m 8G -nographic -smp 8 -bios default -drive file=disk.img,if=none,format=raw,id=x0,snapshot=on -device virtio-blk-device,drive=x0,bus=virtio-mmio-bus.0 -no-reboot -device virtio-net-device,netdev=net -netdev user,id=net -rtc base=utcqemu-system-loongarch64 -machine virt -kernel kernel-la -m 8G -nographic -smp 8 -drive file=disk.img,if=none,format=raw,id=x0,snapshot=on -device virtio-blk-pci,drive=x0 -no-reboot -device virtio-net-pci,netdev=net0 -netdev user,id=net0 -rtc base=utc对于loongarch64 musl对于cyclictest中进程调度相关syscalls的实现不完整，直接在scripts/build_img.sh中添加了对应的patch修补libc，使其能调用对应syscalls（由ai实现，详见 records/ai-logs/Coder/2026-05-02-cyclictest-musl-scheduler.md）