HBOS

He Bit OS — 面向 x86_64 的轻量实验操作系统

当前版本：v0.1-beta5-pre6 · 支持 BIOS / UEFI · 正在积极开发

GUI 版本：HIVE 0.1-beta5-gui.4（Toolkit API 1.4 / TUI Kit 1.0）

实机截图来自 beta5 pre6（QEMU，浅色主题）。

HBOS 从引导、内核、驱动、文件系统、网络栈到桌面环境均以“小而可用”为目标。项目优先照顾低配置设备和清晰的模块边界；构建完成后直接运行在裸机或虚拟机，不依赖 Linux 或其他宿主操作系统提供运行时。

Warning

HBOS 仍处于早期开发阶段，不适合保存重要数据或用于生产环境。UEFI 启动时需要关闭 Secure Boot；真机支持取决于具体硬件。

项目概览

领域	当前能力
启动	x86_64 长模式、Multiboot2 BIOS、UEFI、ISO 与硬盘镜像
内核	物理/虚拟内存、任务调度、系统调用、ELF/HAX 用户程序、动态链接
终端	framebuffer/VGA 输出、ANSI 颜色、UTF-8/CJK、Shell 与命令历史
桌面	HIVE 桌面、窗口管理、合成器、应用启动器
应用	TinyCC、BusyBox applets、文件管理器、终端、编辑器、计算器、浏览器等
存储	ramfs、FAT32、HBFS、AHCI 优先并回退 ATA PIO
网络	E1000、DHCP、ARP、ICMP、DNS、TCP、HTTP/HTTPS、用户态 socket API
输入	PS/2 键鼠、USB xHCI HID 键盘与鼠标基础路径

HBOS 也提供不包含桌面和图形应用的 no-GUI 构建，可单独验证内核、Shell、文件系统、网络和用户态程序。

快速开始

1. 安装构建依赖

Ubuntu / Debian：

sudo apt update
sudo apt install build-essential nasm grub-pc-bin grub-efi-amd64-bin \
  xorriso mtools dosfstools qemu-system-x86 qemu-utils ovmf \
  python3 python3-pil

Arch linux:

sudo pacman -Sy
sudo pacman -S --needed base-devel nasm grub xorriso mtools dosfstools \
  qemu-system-x86 qemu-img edk2-ovmf python python-pillow

Windows 推荐使用 WSL2 + Ubuntu。仓库也提供 scripts/build-windows.ps1 和 scripts/build-windows.cmd 作为入口。

2. 构建

git clone --recurse-submodules https://github.com/HeBitOS/HBOS.git
cd HBOS
make

如果已经使用普通 git clone 下载、发现 limine-bin 为空，请在 HBOS 仓库目录中执行：

git submodule update --init --recursive

默认生成：

build/hbos-bios.iso
build/hbos-uefi.iso

常用构建目标：

命令	作用
`make`	构建 BIOS 与 UEFI ISO
`make run`	在 QEMU 中启动 BIOS 硬盘镜像
`make run-uefi`	在 QEMU 中启动 UEFI 硬盘镜像
`make release`	生成 ISO、VMware VMDK 和 VirtualBox VDI
`make smoke`	构建并启动验证全部发布格式
`make nogui`	构建不含 HIVE 和内嵌应用的 BIOS/UEFI ISO
`make run-nogui`	构建并在 QEMU 中启动 no-GUI BIOS 版
`make run-nogui-uefi`	构建并在 QEMU 中启动 no-GUI UEFI 版
`make nogui-smoke`	验证 no-GUI 的组件边界与启动
`make core-only`	构建 HIVE-capable 核心，但不打包应用
`make hive-test`	运行 HIVE 控件与事件测试
`make chromium-baseline`	检查 Chromium 兼容层阶段基线

运行 make help 可以查看完整目标列表。

3. 启动

QEMU 可直接使用上面的 make run / make run-uefi。虚拟机建议至少分配 512 MiB 内存：

VMware BIOS：挂载 build/hbos-bios.iso
VMware UEFI：关闭 Secure Boot，挂载 build/hbos-uefi.iso
VirtualBox BIOS：关闭 EFI，挂载 build/hbos-bios.iso
VirtualBox UEFI：启用 EFI、关闭 Secure Boot，挂载 build/hbos-uefi.iso

进入系统后可先运行：

drivers
status
hive

drivers 用于确认输入设备、USB、块设备、文件系统和网卡是否被识别； hive 启动图形桌面，gui 与 startx 保留为兼容别名。

HIVE 桌面环境

HIVE（HBOS Interface & Visual Environment）是 HBOS 的独立桌面项目，并以 HIVE/ Git 子模块固定在 HBOS 仓库中。它包含窗口管理器、合成器、桌面 Shell、用户态控件库和应用 SDK；HIVE 内部还递归包含必需的 HPT 子模块。

当前 HIVE Toolkit API 1.4 提供：

Label、Button、Textbox、Checkbox、Radio、Toggle、List、Dropdown、 Progress、Slider、Spinbox、Scrollbar、Menu、Image、Canvas、Panel、 Groupbox、Separator；
行布局、网格布局、控件树与窗口尺寸变化后的重新排布；
鼠标悬停、按下、拖动、松开和窗口外释放捕获；
Tab 焦点、Enter/Space、方向键、Home/End、PageUp/PageDown；
集中式主题配置、文本选区和 UTF-8 安全编辑。

HBOS 暂时保留 HIVE runtime 的集成副本，以确保完整版本和 no-GUI 版本都能持续构建。拆仓边界与迁移顺序见 docs/REPOSITORY_SPLIT_BOUNDARIES.md。使用 git clone --recurse-submodules 会同时取得 HIVE、HPT 和其他依赖。 make hive-sync 默认同步仓库内的 HIVE/；若需要操作其他 HIVE 工作副本，可显式传入 HIVE_REPO=/path/to/HIVE。

应用开发

HAX（HBOS Application eXecutable）是 HBOS 的用户应用格式。应用本质上是带 .haxmeta 元数据的 ELF64 用户态程序，可作为 TUI、GUI 或两者兼容的应用。

最小 TUI 应用：

#include <hax.h>

HAX_APP("myapp", "My HBOS application", HAX_KIND_TUI);

int main(int argc, char **argv) {
    (void)argc;
    (void)argv;
    hax_println("Hello, HBOS!");
    return 0;
}

把源码保存到 app/myapp.c 后运行 make，构建系统会自动生成并打包 myapp.hax。这只是开发示例，不作为系统预装应用。应用也可以放在独立仓库：

make APP_DIR=/path/to/apps hax-apps

图形应用优先包含 <hive.h>，只依赖公开的 HAX/HIVE SDK，不直接访问 framebuffer、窗口管理器或桌面私有状态。

完整开发资料：

模块化构建

HBOS、HIVE 与应用遵循以下依赖方向：

graph TD
    App["应用 (Apps)"] --> SDK["HAX / HIVE SDK"]
    SDK --> HIVE["HIVE"]
    HIVE --> UAPI["HBOS Kernel UAPI / gui_service"]
    UAPI --> Core["HBOS Core<br/>(不依赖具体 GUI 或应用)"]

变体	命令	HIVE	内嵌应用
完整系统	`make`	是	是
no-GUI	`make nogui`	否	否
GUI 核心	`make core-only`	是	否
外部应用	`make APP_DIR=/path/to/apps hax-apps`	仅 SDK	单独产物

构建开关包括 HBOS_ENABLE_GUI=0|1、HBOS_BUNDLE_APPS=0|1、 APP_DIR=/path 和 BUILD_DIR=/path。

硬件支持

硬件	状态	说明
x86_64 CPU	可用	需要长模式
BIOS / UEFI	可用	UEFI 不支持 Secure Boot
PS/2 键盘、鼠标	可用	建议真机优先测试
USB xHCI HID	基础可用	键盘、鼠标兼容性仍在扩展
AHCI SATA	可用	优先块设备后端
ATA PIO	可用	AHCI 不可用时回退
Intel E1000	可用	当前主要网络路径
RTL8139	可用	轮询收发、DHCP/协议栈已接通
VirtIO-net	仅检测	数据收发尚未实现
AC97	基础可用	依设备和虚拟机配置而定

发现真机问题时，请附上 drivers、status 和串口日志，并注明 CPU、主板、存储控制器、网卡及启动方式。

仓库结构

HBOS/
├── app/                HAX 应用与公开 SDK 头文件
├── docs/               API、模块边界与兼容性文档
├── scripts/            构建、启动和 smoke test 脚本
├── src/
│   ├── api/            内核与可选组件的公开契约
│   ├── core/           任务、内存和中断核心
│   ├── crypto/         TLS 使用的密码学实现
│   ├── graphics/       终端、字体与 GUI 图形资源
│   ├── gui/            HIVE runtime 集成副本
│   ├── input/          键盘与鼠标输入
│   ├── shell/          Shell 和命令注册
│   ├── tools/          系统、文件、网络和图形命令
│   └── user/           用户态运行时、libc 和程序加载
├── third_party/        移植的第三方组件
├── Makefile            构建入口
└── version.mk          版本号来源

文档与路线图

文档	内容
`docs/README.md`	文档索引与 PDF 生成方式
`docs/HIVE_DESKTOP_API.md`	HIVE 控件、事件和应用迁移
`docs/REPOSITORY_SPLIT_BOUNDARIES.md`	内核、GUI、应用拆仓边界
`docs/CHROMIUM_COMPAT_BASELINE.md`	Chromium 兼容工作的阶段 1 基线
`CHROMIUM_COMPAT_ROADMAP.md`	Chromium 平台兼容层十阶段计划
`docs/LINUX_KDE_COMPAT.md`	轻量 Linux ABI 与原版 KDE 分阶段路线
`HIVE/docs/BROWSER_BILIBILI_UPGRADE.md`	浏览器现状、Vue/Bilibili 技术栈审计与分级验收方案

Chromium 目前尚未移植；路线图描述的是兼容层建设计划，而不是已经可运行的 Chromium 浏览器。

HBOS Linux ABI 兼容层进展

HBOS 正在建设轻量级 Linux ABI 兼容层，长期目标是在不修改上游源码的情况下运行 KDE/Qt/Plasma。

核心特性与进展

核心 ABI & 系统调用
- 支持原生 x86-64 syscall、静态 ELF/PIE 加载。
- 提供 poll / epoll / eventfd / futex / memfd 及 MAP_SHARED 基础支持。
网络与 AF_UNIX
- 支持 AF_UNIX 套接字、getsockname/getpeername 与 SCM_RIGHTS (文件描述符传递)。
- 本地/对端地址及 Abstract Socket 语义已通过回归测试。
动态链接与重定位
- 流式加载：主程序 execve 按 ELF 段流式加载，支持 PT_INTERP。
- 符号重定位：支持 dlopen 共享库（GD __thread）、GNU 符号版本/dlvsym 及 ring3 安全执行的 GNU IFUNC/IRELATIVE。
- 并发安全：Loader 采用按 TID 递归事务锁，覆盖构造函数重入与多线程并发引用压力。
进程与 Libc 兼容性
- 线程控制：支持 clone/clone3 线程子集，可恢复新栈、FS/TLS 与 TID 生命周期。
- musl 1.2.5：通过多线程 pthread、mutex、条件变量、读写锁、pthread_once 及 FPU 继承。
- glibc 2.43：通过真实动态 loader、2.1 MiB libc.so.6、malloc 及基础 pthread/静态 TLS 验证。
文件系统与 VFS
- 目录与符号链接：支持 openat/renameat2 目录整树改名（watch 随迁移）；提供无堆分配、最多 8 层的符号链接解析。
- 文件监控 & 伪文件系统：支持固定容量 inotify 机制，以及只读 procfs (self/exe, maps, status 等) 与 sysfs。
内存与信号处理
- COW Fork：原生 fork 基于物理页引用计数与软件 PTE 位实现 4 KiB 写时复制。
- Page Fault Handler：Page Fault 转为同步 SIGSEGV，支持通过 rt_sigreturn 修复映射并重试故障指令。

注意：完整 TLS ABI、复杂共享库程序和通用发行版 Linux 二进制目前仍不在支持范围内。

当前限制

项目 ABI、文件格式和桌面接口仍可能在 beta 阶段变化。
真机驱动覆盖有限，QEMU E1000 + AHCI 是最稳定的验证组合。
自研网络栈和浏览器仍以基础兼容性为主，不能替代成熟浏览器。
HIVE runtime 正从内核链接代码迁移为独立用户态服务。
不提供 Secure Boot、权限隔离和生产级安全保证。

版本简史

beta5 pre6：HIVE Toolkit API 1.4（Radio/Toggle/Dropdown/Spinbox/Groupbox/Separator）、TUI Kit 1.0 文本控件、浅色省墨控制台。
beta5 pre5：HIVE Toolkit API 1.3、no-GUI 构建边界、浏览器/TLS 兼容性和模块化路线。
beta4：新桌面、TinyCC、动态链接、BusyBox、网络栈和真机输入修复。
beta3：桌面交互、任务栏、日历、字体、终端刷新与虚拟机启动改进。
beta2：BIOS/UEFI 双 ISO、文件工作流、HBFS、系统自测与磁盘工具。
beta1：CJK 输出、模块化 Shell、PS/2 输入和早期任务框架。

License

HBOS 使用 GNU General Public License v3.0 发布。

Name		Name	Last commit message	Last commit date
.claude		.claude
HIVE @ 41511e4		HIVE @ 41511e4
HPT @ c02fdf2		HPT @ c02fdf2
app		app
browser/chromium		browser/chromium
docs		docs
fonts		fonts
limine-bin @ 5e24ff7		limine-bin @ 5e24ff7
mk		mk
photo		photo
scripts		scripts
src		src
tests		tests
third_party		third_party
tools		tools
.gitignore		.gitignore
.gitmodules		.gitmodules
CHROMIUM_COMPAT_ROADMAP.md		CHROMIUM_COMPAT_ROADMAP.md
HBOS-主进度.agent.md		HBOS-主进度.agent.md
HBOS_HAX_API.pdf		HBOS_HAX_API.pdf
LICENSE		LICENSE
Makefile		Makefile
README.md		README.md
hbos-gcc.specs		hbos-gcc.specs
install.sh		install.sh
limine.cfg		limine.cfg
limine.conf		limine.conf
linker.ld		linker.ld
linker_bios.ld		linker_bios.ld
user.ld		user.ld
version.mk		version.mk
wire_p256.py		wire_p256.py
wire_p256b.py		wire_p256b.py
wire_p256c.py		wire_p256c.py

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