مقدمة

هذا هو المستودع الأساسي لـ مبادرة البرمجيات الأبدية.

تحدد ESI بنية آلة بسيطة (مبنية على تعديل لـ Subleq OISC) بسيطة جدًا لدرجة أن مواصفاتها الكاملة يمكن كتابتها على منديل ورقي. ثم نقدم خلفية مترجم LLVM لهذه البنية، ومنفذًا لنظام Linux، ومنافذ لمكتبات زمن التشغيل C/C++، وأدوات أخرى (بما في ذلك تطبيق آلة افتراضية مرجعي في حوالي 50 سطرًا من C) اللازمة لبناء وتشغيل "كبسولة" ذاتية الاحتواء من البرامج الموجودة.

ما الهدف من كل هذا؟ تشغيل برامج اليوم يتطلب كومة معقدة من التبعيات (مترجمات، مكتبات، أطر عمل، نظام تشغيل) فوق أجهزة مملوكة وغير موثقة بالكامل، مما يجعل من الصعب جدًا ضمان استمرار عمل برامج اليوم في المستقبل. مشكلة "تعفن البتات" هذه معروفة جيدًا لأي شخص يحافظ على برامج قديمة على مدى سنوات أو عقود، لكن تخيل الآن مؤرخًا بعد 1000 عام من الآن يحاول فهم الحياة في القرن الحادي والعشرين، والتي يتم تجربتها كثيرًا من خلال البرامج. حتى إذا تم حفظ ثنائيات برامج اليوم، فمن المستبعد جدًا تخيل أن هذه الثنائيات ستظل قابلة للتشغيل. أدوات المحاكاة مثل QEMU تنقل هذه المشكلة لكنها لا تحلها: هي أيضًا لها كومة معقدة مماثلة من تبعيات البرامج والأجهزة، وبالتالي لن تكون قابلة للتشغيل في المستقبل البعيد.

تحل ESI هذه المشكلة عن طريق (1) تحديد بنية بسيطة بما يكفي لكتابتها على منديل ورقي ولكنها قوية بما يكفي لتمثيل أي برنامج بكفاءة، ولا تتطلب معرفة بأي أجهزة أو برامج أو أطر عمل مملوكة وما شابه، و (2) تنفيذ سلسلة أدوات لتجميع أي برنامج موجود إلى "كبسولة" ذاتية الاحتواء لهذه البنية. يضمن هذا أنه، بشرط الحفاظ على ثنائي الكبسولة وتعليمات المنديل، يمكن إحياء البرنامج وتجربته في المستقبل البعيد دون افتراض أي معرفة بأنظمة الحوسبة الحالية.

يتضمن هذا المستودع كل ما هو ضروري لبناء وتشغيل آلة ESI الخاصة بك، وبناء "كبسولات" ESI من البرامج الموجودة.

لمزيد من المعلومات حول مهمة ESI، راجع: https://www.eternal-software.org

سحب المستودع

يتضمن هذا المستودع، كوحدات فرعية، منافذ ESI لسلسلة أدوات LLVM، ونواة Linux، و uClibc-ng، و Busybox. يجب سحبها جميعًا معًا.

git clone --recurse-submodules https://github.com/adriancable/eternal

بناء الآلة الافتراضية وتجربتها

ستحتاج إلى SDL3 لبناء الآلة الافتراضية لـ ESI. قم بتثبيته باستخدام على سبيل المثال apt install libsdl3-dev. لا توجد تبعيات أخرى. يمكن استبدال SDL3 بسهولة بأي وسيلة أخرى لكتابة البكسل والتقاط أحداث لوحة المفاتيح، الآن أو في المستقبل.

cd eternal/vm
make

xz -d ../capsules/vmlinux.bootimage.xz
./vm ../capsules/vmlinux.bootimage

عندما يتم تشغيل Linux، جرب على سبيل المثال:

cd doom
./doom

بناء سلسلة الأدوات

يجب أن تعمل سلسلة أدوات ESI على أي نظام Linux بأقل جهد. وقد نجحنا أيضًا في البناء على macOS، مع بعض التعديلات. تأكد من تثبيت gcc و python3 و CMake و ninja و flex و bison وتشغيلها.

ابدأ في المجلد eternal المسحوب.

الخطوة 1: بناء ESI LLVM

rm -rf llvm-project/build && mkdir -p llvm-project/build
cmake -G Ninja -S llvm-project/llvm -B llvm-project/build -DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;lld" -DLLVM_BUILD_TOOLS=ON -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=OFF -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DLLVM_TARGETS_TO_BUILD="" -DLLVM_EXPERIMENTAL_TARGETS_TO_BUILD="Subleq" -DLLVM_DEFAULT_TARGET_TRIPLE="subleq-unknown-linux" -DLLVM_FORCE_VC_REPOSITORY="ESI" -DLLVM_FORCE_VC_REVISION=""

cd llvm-project/build
ninja llc clang llvm-mc lld llvm-objcopy llvm-ar llvm-ranlib llvm-nm llvm-readelf llvm-strip llvm-objdump

الخطوة 2: تثبيت رؤوس نواة Linux

cd ../../linux
make ARCH=subleq \
  CC=../llvm-project/build/bin/clang \
  LD=../llvm-project/build/bin/ld.lld \
  AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \
  NM=../llvm-project/build/bin/llvm-nm \
  OBJCOPY=../llvm-project/build/bin/llvm-objcopy \
  INSTALL_HDR_PATH=../runtime/sysroot/kernel-headers \
  headers_install

الخطوة 3: بناء وتثبيت زمن تشغيل C لـ ESI (uClibc-ng)

cd ../uclibc-ng
make ARCH=subleq defconfig

make ARCH=subleq \
  CC=../llvm-project/build/bin/clang \
  LD=../llvm-project/build/bin/ld.lld \
  AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \
  NM=../llvm-project/build/bin/llvm-nm \
  PREFIX=../runtime/sysroot \
  STRIPTOOL=../llvm-project/build/bin/llvm-strip \
  DEVEL_PREFIX=/ \
  install_dev

الخطوة 4: بناء زمن تشغيل ESI الأساسي (CPU, FPU, C++)

cd ../runtime
./build_and_install_runtime.sh
./build_libcxx.sh
ninja -C ./libcxx install

الخطوة 5: بناء Busybox

cd ../busybox
make subleq_defconfig

make CC=../llvm-project/build/bin/clang \
     AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \
     STRIP=../llvm-project/build/bin/llvm-strip

mkdir ../initramfs_root/bin
cp busybox ../initramfs_root/bin/busybox

الخطوة 6: بناء ESI Linux

cd ../linux
export KBUILD_BUILD_USER="root"
export KBUILD_BUILD_HOST="eternal"

make ARCH=subleq \
  CC=../llvm-project/build/bin/clang \
  LD=../llvm-project/build/bin/ld.lld \
  AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \
  NM=../llvm-project/build/bin/llvm-nm \
  OBJCOPY=../llvm-project/build/bin/llvm-objcopy \
  defconfig

make ARCH=subleq \
  CC=../llvm-project/build/bin/clang \
  LD=../llvm-project/build/bin/ld.lld \
  AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \
  NM=../llvm-project/build/bin/llvm-nm \
  OBJCOPY=../llvm-project/build/bin/llvm-objcopy

الخطوة 7: بناء الكبسولة وتشغيل الآلة الافتراضية

cd ..
python3 tools/make_boot_image.py --stack-size 536870912 linux/vmlinux
./vm/vm linux/vmlinux.bootimage

اكتب exit عند الانتهاء لإنهاء الآلة الافتراضية.

تجميع وتشغيل برامجك الخاصة

سير عمل التجميع المتقاطع القياسي. للبدء بسرعة، نقدم برنامجًا نصيًا مناسبًا (clang_userspace.sh) يقوم بإعداد البيئة واستدعاء clang.

cat << 'EOF' > hello.c
#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello, ESI world!\n");
    return 0;
}
EOF

tools/clang_userspace.sh hello.c
cp hello.elf initramfs_root/root

ثم أعد بناء initramfs والكبسولة:

cd linux
make ARCH=subleq \
  CC=../llvm-project/build/bin/clang \
  LD=../llvm-project/build/bin/ld.lld \
  AR=../llvm-project/build/bin/llvm-ar \
  NM=../llvm-project/build/bin/llvm-nm \
  OBJCOPY=../llvm-project/build/bin/llvm-objcopy

cd ..
python3 tools/make_boot_image.py --stack-size 536870912 linux/vmlinux

قم بتشغيل الآلة الافتراضية:

./vm/vm linux/vmlinux.bootimage

بمجرد تشغيل Linux:

./hello.elf

الوثائق الفنية

مقدمة لمطوري اليوم لفهم البنية وسلسلة الأدوات. لا شيء من هذا (باستثناء المنديل) ضروري لشخص بعد 1000 عام من الآن لإحياء كبسولة وتشغيل البرنامج بداخلها.

• المنديل
• مرجع بنية آلة ESI
• مرجع منفذ خلفية LLVM
• مرجع منفذ نواة Linux

منافذ الآلة الافتراضية لـ ESI

• WebAssembly - جرب ESI Linux في متصفحك

إذا قمت بنقل الآلة الافتراضية لـ ESI إلى منصة جديدة، فيرجى إخبارنا عن طريق تقديم Issue وسنضيفها إلى هذه القائمة.

IOCCC

فازت نسخة مصغرة من الآلة الافتراضية لـ ESI (في 366 بايت من C) بمسابقة IOCCC التاسعة والعشرين.