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docs/MINIMAL_OS_DESIGN.md

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+# 最小限OS構成設計（Redox OSベース）
+
+## Redox OS分析結果
+
+### 1. **最小構成の特定**
+
+#### コアコンポーネント（196MiB以下）
+```toml
+# config/minimal.toml から抽出
+[packages]
+base = {}          # 基本システム（~20MB）
+base-initfs = {}   # 初期ファイルシステム（~5MB）
+bootloader = {}    # ブートローダー（~2MB）
+drivers = {}       # 最小ドライバー（~15MB）
+kernel = {}        # マイクロカーネル（~5MB）
+relibc = {}        # C標準ライブラリ（~10MB）
+coreutils = {}     # 基本コマンド（~8MB）
+ion = {}           # シェル（~3MB）
+```
+
+#### 初期化プロセス
+```bash
+# 00_base: 基本システム初期化
+rm -r /tmp                  # 一時ディレクトリクリア
+mkdir -m a=rwxt /tmp        # 一時ディレクトリ作成
+ipcd                        # IPCデーモン
+ptyd                        # PTYデーモン
+sudo --daemon               # Sudoデーモン
+
+# 00_drivers: ドライバー初期化
+pcid-spawner /etc/pcid.d/   # PCIドライバー
+```
+
+### 2. **AIOS向け最小構成実装**
+
+#### ディレクトリ構造
+```
+aios-minimal/
+├── kernel/                 # Redoxカーネルベース
+│   ├── Cargo.toml
+│   ├── src/
+│   │   ├── main.rs        # カーネルエントリーポイント
+│   │   ├── memory/        # メモリ管理
+│   │   ├── syscall/       # システムコール
+│   │   └── scheme/        # スキームベースFS
+├── bootloader/            # ブートローダー
+├── userspace/             # ユーザーランド
+│   ├── init/              # 初期化プロセス
+│   ├── shell/             # Rustシェル
+│   └── coreutils/         # 基本コマンド
+└── config/
+    └── minimal.toml       # 最小構成設定
+```
+
+#### カーネル最小化（kernel/Cargo.toml）
+```toml
+[package]
+name = "aios-kernel"
+version = "0.1.0"
+edition = "2021"
+
+[dependencies]
+# 必要最小限の依存関係のみ
+bitflags = "2"
+spin = "0.9.8"
+linked_list_allocator = "0.9.0"
+redox_syscall = { git = "https://gitlab.redox-os.org/redox-os/syscall.git", default-features = false }
+
+[features]
+default = [
+  "serial_debug",    # シリアルデバッグのみ
+]
+# 不要機能を削除
+# acpi = []          # ACPI無効化
+# multi_core = []    # シングルコアのみ
+# graphical_debug = [] # グラフィカルデバッグ無効
+```
+
+#### 最小カーネル実装（kernel/src/main.rs）
+```rust
+//! AIOS Minimal Kernel
+#![no_std]
+#![no_main]
+#![feature(allocator_api)]
+
+use core::panic::PanicInfo;
+
+mod memory;
+mod syscall;
+mod scheme;
+
+/// カーネルエントリーポイント
+#[no_mangle]
+pub extern "C" fn kmain() -> ! {
+    // 基本初期化
+    memory::init();
+    scheme::init();
+    syscall::init();
+    
+    // 最初のユーザープロセス起動
+    let init_pid = syscall::exec("/usr/bin/init", &[]).expect("Failed to start init");
+    
+    // メインループ
+    loop {
+        syscall::sched_yield();
+    }
+}
+
+#[panic_handler]
+fn panic(_info: &PanicInfo) -> ! {
+    loop {}
+}
+```
+
+#### シンプルな初期化プロセス（userspace/init/src/main.rs）
+```rust
+//! AIOS Init Process
+use std::process::Command;
+
+fn main() {
+    println!("AIOS Init Starting...");
+    
+    // 基本デーモン起動
+    spawn_daemon("ptyd");    // PTY管理
+    spawn_daemon("sudo");    // 権限管理
+    
+    // シェル起動
+    Command::new("/usr/bin/shell")
+        .spawn()
+        .expect("Failed to start shell");
+        
+    // プロセス管理ループ
+    loop {
+        // ゾンビプロセス回収
+        std::thread::sleep(std::time::Duration::from_secs(1));
+    }
+}
+
+fn spawn_daemon(name: &str) {
+    Command::new(format!("/usr/bin/{}", name))
+        .spawn()
+        .unwrap_or_else(|_| panic!("Failed to start {}", name));
+}
+```
+
+#### 軽量シェル実装（userspace/shell/src/main.rs）
+```rust
+//! AIOS Minimal Shell
+use std::io::{self, Write};
+use std::process::Command;
+
+fn main() {
+    println!("AIOS Shell v0.1.0");
+    
+    loop {
+        print!("aios> ");
+        io::stdout().flush().unwrap();
+        
+        let mut input = String::new();
+        io::stdin().read_line(&mut input).unwrap();
+        let input = input.trim();
+        
+        match input {
+            "exit" => break,
+            "help" => show_help(),
+            cmd if !cmd.is_empty() => execute_command(cmd),
+            _ => {}
+        }
+    }
+}
+
+fn execute_command(cmd: &str) {
+    let parts: Vec<&str> = cmd.split_whitespace().collect();
+    if parts.is_empty() { return; }
+    
+    match Command::new(parts[0])
+        .args(&parts[1..])
+        .status()
+    {
+        Ok(status) => {
+            if !status.success() {
+                println!("Command failed with exit code: {:?}", status.code());
+            }
+        }
+        Err(e) => println!("Failed to execute command: {}", e),
+    }
+}
+
+fn show_help() {
+    println!("Available commands:");
+    println!("  ls      - List files");
+    println!("  cat     - Show file contents");
+    println!("  echo    - Print text");
+    println!("  help    - Show this help");
+    println!("  exit    - Exit shell");
+}
+```
+
+#### 構成ファイル（config/minimal.toml）
+```toml
+# AIOS Minimal Configuration
+[general]
+filesystem_size = 128    # 128MiB（Redoxの196MiBより小さく）
+prompt = false
+
+[packages]
+aios-kernel = {}
+aios-init = {}
+aios-shell = {}
+aios-coreutils = {}
+
+# 最小ファイルシステム
+[[files]]
+path = "/usr/lib/init.d/00_base"
+data = """
+mkdir -p /tmp /var/log
+aios-init
+"""
+
+[[files]]
+path = "/etc/hostname"
+data = "aios"
+
+# ユーザー設定
+[users.root]
+password = "root"
+uid = 0
+gid = 0
+shell = "/usr/bin/aios-shell"
+```
+
+### 3. **メモリ使用量最適化**
+
+#### カーネル最適化
+- **スタックサイズ**: 4KB（最小限）
+- **ヒープサイズ**: 1MB（動的拡張）
+- **バッファサイズ**: 512B（固定）
+
+#### ユーザーランド最適化
+```rust
+// メモリ制限
+const MAX_PROCESSES: usize = 16;     // 最大プロセス数
+const MAX_FILES: usize = 64;         // 最大ファイル数
+const STACK_SIZE: usize = 8192;      // プロセススタック8KB
+```
+
+### 4. **ビルドシステム**
+
+#### Makefile
+```makefile
+# AIOS Minimal Build System
+TARGET = x86_64-unknown-none
+ARCH = x86_64
+CONFIG = minimal
+
+.PHONY: all kernel userspace iso clean
+
+all: iso
+
+kernel:
+	cd kernel && cargo build --release --target $(TARGET)
+
+userspace:
+	cd userspace && cargo build --release
+
+iso: kernel userspace
+	mkdir -p build/iso
+	cp kernel/target/$(TARGET)/release/aios-kernel build/iso/
+	cp userspace/target/release/* build/iso/
+	grub-mkrescue -o aios-minimal.iso build/iso
+
+clean:
+	cargo clean
+	rm -rf build/
+```
+
+### 5. **機能制限とトレードオフ**
+
+#### 削除される機能
+- マルチコア対応
+- ACPI高度機能
+- グラフィカルデバッグ
+- 複雑なファイルシステム
+- ネットワーク機能
+
+#### 保持される機能
+- 基本的なプロセス管理
+- シンプルなファイルシステム
+- 最低限のメモリ管理
+- シリアル出力
+- 基本的なシステムコール
+
+この設計により、**128MB以下の極小OS**を実現できます。