Skip to content

boot_audit_neoshell.md

Latest commit

 

History

History
85 lines (65 loc) · 5.87 KB

boot_audit_neoshell.md

File metadata and controls

85 lines (65 loc) · 5.87 KB
Raw

Auditoría Forense: Camino de Arranque de NeoDOS a NeoShell

Fecha: 2026-09-17
HEAD Commit: 5e756e1d38d2e859e954a756fd3c0c58a25aa317
Branch: fix/p0-scheduler-runqueue-correctness
Estado: Diagnóstico Forense Completado y Verificado

1. Contexto y Objetivos

Se ha realizado una auditoría forense completa paso a paso del flujo de arranque de NeoDOS desde la entrada del kernel (rust_start) hasta el lanzamiento e inicio de NeoShell (NEOSHELL.NXE).

El objetivo principal fue localizar la causa raíz exacta del comportamiento anómalo observado en el baseline, donde NeoInit entra en un bucle infinito [neoinit] shell exited, respawning... sin que NeoShell llegue a presentar su interfaz ni ejecutar su bucle principal de comandos.

2. Hallazgo Principal y Causa Raíz

Diagnóstico

El fallo NO se debe a un error en neoshell.nxe, ni a una corrupción en el binario ELF, ni a una falta de memoria inicial.

La causa raíz reside en el mecanismo de conmutación de contexto durante el retorno de llamadas al sistema en syscall_resched_if_needed (neodos-kernel/src/syscall/mod.rs:361-378):

  1. Lanzamiento de NeoShell: NeoInit (PID 3, Ring 3) ejecuta sys_ob_create("\Global\FileSystem\C:\Programs\neoshell.nxe", ObType::Process). El kernel crea el proceso NeoShell en estado ThreadState::Suspended.

  2. Espera en NeoInit: NeoInit llama a sys_ob_wait(fd) para bloquearse hasta que la shell termine.

  3. Transición en handler_ob_wait (syscall/ob.rs:3245-3265):

    • El hilo de NeoShell se activa (Suspended → Ready).
    • El hilo de NeoInit pasa a ThreadState::Blocked { waiting_for: magic }.
    • Se marca need_resched = true.

  4. Retorno de Syscall: syscall_entry detecta need_resched == true e invoca syscall_resched_if_needed().

  5. Selección del Scheduler: El planificador schedule() selecciona como candidato a netd (TID 2, Ring 0, cs=0x08).

  6. Filtro de Ring 0 en Syscall Return: syscall_resched_if_needed comprueba si el hilo destino es Ring 0 (next_cs & 3 != 3). Al ser netd un hilo de kernel, determina que no puede conmutar a un hilo de Ring 0 desde un marco de retorno de syscall de usuario.

  7. Violación de Invariante del Scheduler: Para abortar el cambio de contexto a Ring 0, syscall_resched_if_needed ejecuta:

    if next_cs & 3 != 3 {
    ...
    scheduler.current_tid = tid;
    if let Some(current) = scheduler.find_kthread_mut(tid) {
        current.state = ThreadState::Running; // ← SOBREESCRIBE EL ESTADO BLOCKED DE NEOINIT
    }
    ...
    return current_rsp;
}

  8. Efecto Anómalo: El estado Blocked de NeoInit es forzosamente sobrescrito y restaurado a Running, retornando inmediatamente de la syscall con valor 0.

  9. NeoInit recibe el retorno 0 creyendo que la shell se ha cerrado, imprime [neoinit] shell exited, respawning... y reintenta sys_ob_create continuamente.

  10. Resultado: NeoShell (que estaba en Ready) nunca es seleccionado para ejecutarse, y los reintentos continuos de NeoInit agotan los slots de heap (HEAP_SLOT_USED).

3. Matriz de Auditoría por Fases (Fases 0 — 14)

Fase Descripción del Hito Resultado Evidencia / Detalle Técnico
0 Baseline COMPLETADO Entorno limpio en fix/p0-scheduler-runqueue-correctness. Bucle de respawn reproducido.
1 Boot Kernel PASS rust_start, GDT, IDT, TSS, Paging identity map (0..4 GiB) inicializados.
2 Heap & Allocations PASS Heap 16 MB @ 0x2400000. AlignedKStack (16 KB) con canary 0xDEADBEEFCAFEBABE.
3 GDT/IRETQ/KStack PASS Frames Ring 0 (CS=0x08, SS=0x10) validados.
4 Scheduler Invariants FAIL Violación: Estado Blocked sobrescrito a Running en syscall_resched_if_needed.
5 Spawn Kthreads PASS Hilos TID 0 (BOOT), TID 1 (IDLE), TID 2 (netd) instanciados.
6 Netd Subsystem PASS NETD_CREATED → NETD_QUEUED → NETD_FIRST_RUN → NETD_ENTRY → NETD_READY.
7 Tests Kernel PASS 711 pruebas de kernel pasadas.
8 Transición Post-Tests PASS Transición hacia servicios, NXL, NEM y usermode completa.
9 NeoInit PASS PID 3 cargado en Ring 3 (CS=0x1b, SS=0x23). Registro DefaultShell leído.
10 Creación NeoShell PASS NEOSHELL_CREATE completa. ELF parseado, slot asignado, thread en Suspended.
11 Primera Ejecución Shell FAIL Transición Ready → Running de NeoShell cancelada por syscall_resched_if_needed.
12 Inicialización Shell BLOQUEADO Imposible alcanzar mientras Phase 11 falle.
13 NeoShell Ready BLOQUEADO Imposible alcanzar mientras Phase 11 falle.
14 Monitor Stack/Heap FAIL Bucle infinito de NeoInit agota slots de heap ([USER] WARN: no free heap slots).

4. Estrategia de Solución Propuesta

Para resolver esta falla de arquitectura en el scheduler durante la conmutación desde retornos de syscall:

  1. Corrección del Filtro de Ring 0 en Syscall Return:
    • En syscall_resched_if_needed, cuando schedule() selecciona un hilo de Ring 0 (como netd), el planificador no debe abortar la conmutación devolviendo la ejecución al hilo actual si este está Blocked.
    • En su lugar, el planificador debe buscar el siguiente hilo candidato de Ring 3 que esté en estado Ready (como NeoShell), o permitir que la conmutación ocurra de manera segura.
  2. Preservación del Estado Blocked:
    • Si no hay ningún hilo de Ring 3 listo para ejecutarse, el hilo actual que se ha bloqueado NO debe ser cambiado a Running. Debe mantenerse en Blocked e invocar el bucle de espera de kernel / idle hasta que ocurra una interrupción de temporizador que reprograme el sistema.