PandaOS é um sistema operacional 100% from-scratch focado em modularidade, desempenho e flexibilidade. Este repositório documenta a arquitetura completa, os fluxos de trabalho e os componentes essenciais, desde o bootloader até o kernel, drivers, e ferramentas de build e testes.

• Introdução
• Estrutura de Diretórios
• Fluxo de Trabalho e CI/CD
• O Bootloader Principal
• Kernel e Subsistemas
• Drivers e Bibliotecas
• Sistema de Build e Testes
• Considerações de Segurança e Futuras Melhorias
• Fluxo de Trabalho em Mermaid
• Considerações Finais

Ainda não Disponivel

O PandaOS só funcionará no QEMU, para que possa ter operações e funções mais fáceis e legíveis.

O PandaOS é um sistema operacional desenvolvido do zero, projetado para ambientes x86-64. O projeto é multilíngue e utiliza:

• Assembly (x86-64) para operações de baixo nível 🚀
• C/C++ para o kernel core e drivers de alta performance 💻
• Pascal para subsistemas críticos como o escalonador e IPC 🔧
• Python para scripts de automação e orquestração 🐍

Essa abordagem híbrida permite um controle preciso dos recursos do sistema, garantindo performance e segurança.

A seguir, a árvore de diretórios do PandaOS, com descrições de cada componente:

/PandaOS
├── /boot
│   ├── mbr/
│   │   ├── mbr.asm                # Master Boot Record (x86-64 ASM)
│   │   └── partition_table.asm    # Tabela de partições primária
│   ├── bootloader/
│   │   ├── stage1.asm             # Bootloader estágio 1 (BIOS)
│   │   ├── stage2.c               # Bootloader estágio 2 (Modo protegido)
│   │   └── stage3.cpp             # Bootloader estágio 3 (Modo longo 64-bit)
│   └── config/
│       ├── boot.json              # Parâmetros de boot (ex: timeout, kernel path)
│       └── hardware_detect.json   # Configuração inicial de hardware
├── /kernel
│   ├── arch/
│   │   └── x86_64/
│   │       ├── entry.asm          # Entry point do kernel (ASM)
│   │       ├── gdt.asm            # Global Descriptor Table
│   │       ├── idt.asm            # Interrupt Descriptor Table
│   │       └── apic/              # Driver APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller)
│   ├── core/
│   │   ├── kmain.cpp              # Ponto principal do kernel (C++)
│   │   ├── memory/
│   │   │   ├── pmm.c              # Physical Memory Manager (C)
│   │   │   └── vmm.cpp            # Virtual Memory Manager (C++)
│   │   ├── process/
│   │   │   ├── scheduler.pas      # Escalonador de processos (Pascal)
│   │   │   └── threads.c          # Gerenciamento de threads
│   │   ├── syscalls/
│   │   │   ├── syscalls.asm       # Syscalls de baixo nível (ASM)
│   │   │   └── syscalls_api.c     # API de syscalls para userland
│   │   └── fs/
│   │       ├── panda_fs.cpp       # Sistema de arquivos customizado
│   │       └── vfs.c              # Virtual File System
├── /drivers
│   ├── storage/
│   │   ├── ata.cpp                # Driver ATA (C++)
│   │   ├── nvme.asm               # Driver NVMe (ASM para performance)
│   │   └── fs_drivers/
│   │       ├── ext4.c             # Driver para sistemas externos (ex: EXT4)
│   │       └── fat32.pas          # Driver FAT32 (Pascal)
│   ├── video/
│   │   ├── vga.c                  # Driver VGA básico
│   │   ├── framebuffer.cpp        # Driver para framebuffer
│   │   └── gpu/
│   │       ├── nvidia.c           # Driver para GPUs NVIDIA
│   │       └── amd.asm            # Otimizações para AMD em ASM
│   ├── input/
│   │   ├── keyboard.c             # Driver de teclado (PS/2)
│   │   ├── mouse.cpp              # Driver de mouse
│   │   └── usb/
│   │       ├── usb_core.pas       # Core USB em Pascal
│   │       └── usb_hid.c          # Dispositivos HID USB
│   └── pci/
│       ├── pci_enum.c             # Enumeração de dispositivos PCI
│       └── pci_devices.json       # Database de IDs PCI
├── /lib
│   ├── libc/
│   │   ├── stdio.c                # printf, scanf, etc.
│   │   ├── stdlib.cpp             # malloc, free (C++)
│   │   └── math.pas               # Funções matemáticas (Pascal)
│   ├── libpanda/
│   │   ├── graphics.py           # Helpers gráficos em Python
│   │   └── sysutils.pas           # Utilitários de sistema em Pascal
│   └── firmware/
│       └── uefi/                  # Firmware UEFI (se aplicável)
├── /userland
│   ├── init/
│   │   └── init.c                # Processo init (primeiro processo userspace)
│   ├── shell/
│   │   ├── shell.cpp             # Shell principal (C++)
│   │   └── scripts/
│   │       ├── network.py        # Scripts de rede em Python
│   │       └── utils.pas         # Utilitários em Pascal
│   └── gui/
│       ├── window_manager.cpp    # Gerenciador de janelas
│       └── themes/
│           ├── default.json      # Tema padrão (JSON)
│           └── icons/
├── /config
│   ├── system/
│   │   ├── sysconfig.json        # Configuração do sistema
│   │   └── network.json          # Configurações de rede
│   └── users/
│       ├── root.json             # Configurações do root
│       └── permissions.pas       # Gerenciamento de permissões
├── /build
│   ├── toolchain/
│   │   ├── cross-compiler/       # Compilador cruzado x86_64-panda
│   │   └── linker_scripts/       # Scripts de linker para o kernel
│   ├── iso/                      # ISO gerada
│   └── logs/                     # Logs de compilação
├── /tests
│   ├── unit/
│   │   ├── memory_tests.c        # Testes de memória
│   │   └── syscall_tests.pas     # Testes de syscall em Pascal
│   ├── integration/
│   │   ├── hardware_tests.py     # Testes de hardware com Python
│   │   └── stress_tests.cpp      # Testes de estresse
│   └── qemu/                     # Configs para emulação
├── /docs
│   ├── specs/                    # Especificações técnicas
│   ├── man/                      # Manuais
│   └── api/                      # Documentação da API
└── /scripts
    ├── build.py                  # Script de build principal (Python)
    ├── deploy.sh                 # Deploy em hardware real
    └── tools/
        ├── partition_manager.pas # Gerenciador de partições
        └── kernel_debugger.cpp   # Debugger do kernel

Cada diretório foi estruturado para manter a clareza e a modularidade do projeto, facilitando a manutenção e a expansão contínua do sistema.

O desenvolvimento do PandaOS segue um fluxo de trabalho rigoroso, integrando práticas de CI/CD para garantir estabilidade e qualidade. Veja como o processo se desenvolve:

graph TD
    A[Planejamento] --> B[Desenvolvimento]
    B --> C{Seleção de Linguagem}
    C -->|Baixo Nível| D[Assembly x86-64]
    C -->|Kernel/Drivers| E[C/C++]
    C -->|Subsistemas| F[Pascal]
    C -->|Automação/Scripts| G[Python]
    
    D --> H[Bootloader/MBR]
    E --> I[Kernel Core]
    F --> J[IPC, Scheduler]
    G --> K[Scripts de Build]
    
    H --> L((Bootloader Compilado))
    I --> M((Kernel Binário))
    J --> N((Bibliotecas))
    K --> O((ISO Gerada))
    
    L --> P[Boot em QEMU]
    M --> P
    N --> P
    O --> P
    
    P --> Q{Testes}
    Q -->|Sucesso ✅| R[Deploy em HW]
    Q -->|Falha ❌| S[Depuração]
    S -->|GDB/Serial Debug| T[Correções]
    T --> B
    
    subgraph CI/CD
        U[Git] --> V[Branch Feature]
        V --> W[Build Noturno 🌙]
        W --> X[Testes Automatizados 🤖]
        X -->|Passou ✅| Y[Merge para Main]
        X -->|Falhou ❌| Z[Alertas por Email]
    end
    
    subgraph Documentação
        A2[Doxygen 📚] --> B2[Doc Técnica]
        C2[Sphinx ✨] --> D2[Manuais]
        E2[JSON Schemas 🛡️] --> F2[Config Validação]
    end
    
    Y --> AA[Release Engineer]
    AA --> AB[ISO Estável]
    AB --> AC[Deploy em Cloud ☁️]
    
    classDef focus fill:#f9f,stroke:#333;
    class P,Q,R,S focus;

Esse diagrama detalha as etapas desde o planejamento, desenvolvimento, seleção de linguagens, build, testes e até o deploy, com um fluxo contínuo de integração e entrega.

O bootloader é a primeira etapa de inicialização e é dividido em três estágios para contornar as limitações do ambiente de boot e preparar o sistema para o kernel em 64-bit:

1. Stage 1 (BIOS – Modo Real)

   • Função: Inicializa o sistema e prepara a transição para o modo protegido.
   • Implementação: Em Assembly x86-64 (mbr.asm) 🚀

2. Stage 2 (Modo Protegido 32-bit)

   • Função: Configura hardware básico e gerencia a memória.
   • Implementação: Em C (stage2.c) 💻

3. Stage 3 (Modo Longo 64-bit)

   • Função: Configura o ambiente de execução em 64-bit e transfere o controle para o kernel.
   • Implementação: Em C++ (stage3.cpp) 🔧

[org 0x7C00]
[bits 16]

start:
    ; Configuração inicial
    cli
    xor ax, ax
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov ss, ax
    mov sp, 0x7C00
    sti

    ; Modo de vídeo 80x25
    mov ax, 0x0003
    int 0x10

    ; Mostrar tela de carregamento
    call show_loading_screen
    call show_system_info

    ; Esperar pressionar tecla
    xor ax, ax
    int 0x16

    ; Mostrar informações do criador
    call show_creator_info

    ; Esperar pressionar tecla novamente
    xor ax, ax
    int 0x16

    ; Carregar kernel
    jmp load_kernel

; Funções de exibição e carregamento abaixo...

Detalhes Importantes:

• Inicialização: Configuração dos registradores e da pilha para garantir uma transição suave.
• Modo de Vídeo: Configuração do modo 80x25 para saída em texto.
• Exibição: Funções como show_loading_screen e show_system_info utilizam interrupções BIOS para exibir informações importantes.
• Carregamento do Kernel: Uso da interrupção int 0x13 para ler setores do disco e transferir a execução ao kernel.

Após o bootloader, o controle passa para o kernel, composto por diversos módulos críticos:

• Entry Point e Inicialização:
  Arquivos em arch/x86_64/ (ex.: entry.asm, gdt.asm, idt.asm) preparam o ambiente para o modo 64-bit.

• Gerenciamento de Memória:
  Implementado por pmm.c (Physical Memory Manager) e vmm.cpp (Virtual Memory Manager).

• Processos e Threads:
  O escalonador (scheduler.pas) e o gerenciamento de threads (threads.c) coordenam a execução paralela dos processos.

• Syscalls:
  Implementadas em syscalls.asm e expostas em syscalls_api.c, permitindo a comunicação segura entre userland e kernel.

• Sistema de Arquivos:
  Composto pelo panda_fs.cpp e vfs.c, garantindo organização e acesso aos dados.

Os drivers são desenvolvidos com foco em performance e compatibilidade:

• Storage:
  Drivers ATA (ata.cpp) e NVMe (nvme.asm), além dos adaptadores para EXT4 e FAT32.

• Vídeo e Interface:
  Drivers VGA, framebuffer e suporte a GPUs NVIDIA e AMD.

• Entrada:
  Drivers para teclado, mouse e dispositivos USB (com implementações em Pascal e C).

• Bibliotecas:
  A libc oferece funções padrão (como printf e malloc), enquanto o libpanda e outros utilitários em Python e Pascal suportam operações gráficas e de sistema.

Para garantir a qualidade e integridade do PandaOS, adotamos:

• Toolchain Personalizada:
  Compilador cruzado e scripts de linker (localizados em /build/toolchain).

• ISO Gerada e Logs:
  A pasta /build armazena a ISO final e os logs de compilação.

• Testes Abrangentes:
  Testes unitários, de integração e de estresse utilizando C, Pascal, Python e emulação via QEMU.

• CI/CD Automatizada:
  Pipeline que inclui builds noturnos, testes automatizados e deploy controlado (com alertas e merges via Git).

• Isolamento de Memória:
  Implementação de paginação de 4 níveis para garantir a integridade dos processos.

• Sandboxing e Capabilities:
  Aplicações em userland são executadas em ambientes restritos, definidos por configurações JSON.

• Modularidade:
  A estrutura permite a integração de novos módulos e drivers sem comprometer o sistema já consolidado.

O diagrama abaixo resume o fluxo de desenvolvimento e deploy do PandaOS:

graph TD
    A[Planejamento] --> B[Desenvolvimento]
    B --> C{Seleção de Linguagem}
    C -->|Baixo Nível| D[Assembly x86-64]
    C -->|Kernel/Drivers| E[C/C++]
    C -->|Subsistemas| F[Pascal]
    C -->|Automação/Scripts| G[Python]
    
    D --> H[Bootloader/MBR]
    E --> I[Kernel Core]
    F --> J[IPC, Scheduler]
    G --> K[Scripts de Build]
    
    H --> L((Bootloader Compilado))
    I --> M((Kernel Binário))
    J --> N((Bibliotecas))
    K --> O((ISO Gerada))
    
    L --> P[Boot em QEMU]
    M --> P
    N --> P
    O --> P
    
    P --> Q{Testes}
    Q -->|Sucesso ✅| R[Deploy em HW]
    Q -->|Falha ❌| S[Depuração]
    S -->|GDB/Serial Debug| T[Correções]
    T --> B
    
    subgraph CI/CD
        U[Git] --> V[Branch Feature]
        V --> W[Build Noturno 🌙]
        W --> X[Testes Automatizados 🤖]
        X -->|Passou ✅| Y[Merge para Main]
        X -->|Falhou ❌| Z[Alertas por Email]
    end
    
    subgraph Documentação
        A2[Doxygen 📚] --> B2[Doc Técnica]
        C2[Sphinx ✨] --> D2[Manuais]
        E2[JSON Schemas 🛡️] --> F2[Config Validação]
    end
    
    Y --> AA[Release Engineer]
    AA --> AB[ISO Estável]
    AB --> AC[Deploy em Cloud ☁️]
    
    classDef focus fill:#f9f,stroke:#333;
    class P,Q,R,S focus;

• ✅ VBE Support (640x480 8bpp)
• ✅ Global Descriptor Table (GDT)
• ❌ Entering Protected Mode
• ✅ Fonts and Print Functions
• ✅ Interrupts (IDT, ISR, IRQ)
• ✅ Keyboard Driver
• ✅ Mouse Driver
• ✅ Memory Management
• ✅ File System
• ✅ Shell
• ❌ Graphical Interface (GUI)
• ✅ ELF Loader
• ❌ Task State Segment (TSS)
• ❌ Network Driver
• ❌ Audio Driver
• ❌ Processes
• ❌ Multitasking
• ❌ Installation Setup
• ❌ User Documentation

O PandaOS é um projeto ambicioso que une o melhor das linguagens e paradigmas para criar um sistema operacional robusto, seguro e modular.
Este repositório serve como referência técnica e guia para desenvolvedores que desejam entender, contribuir e expandir o sistema.

Nota: Este documento será continuamente atualizado à medida que novas funcionalidades forem integradas. Mantenha-se conectado para acompanhar as evoluções do PandaOS! 🔄

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