深入浅出同义词深入浅出操作系统

时间：2018-07-23 23:29:55　来源：天一资源网本文已影响人

作系统（Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。

实验材料准备

1,下载实验材料hit-oslab-linux-20110823.tar.gz(包含linux-0.11源码,bochs模拟器等)

网址:http://www.ritchiehuang.cn/

2,下载安装gcc-3.4(编译linux-0.11需要用到低版本gcc)

网址:old-releases.ubuntu.com/ubuntu/pool/universe/g/gcc-3.4/

下载内容:(统一下载存放在新建的gcc-3.4文件夹下,由于我的ubuntu是64位所以下载amd64)

1 cpp-3.4_3.4.6-6ubuntu3_amd64.deb2 g++-3.4_3.4.6-6ubuntu3_amd64.deb3 gcc-3.4_3.4.6-6ubuntu3_amd64.deb4 gcc-3.4-base_3.4.6-6ubuntu3_amd64.deb5 libstdc++6-dev_3.4.6-6ubuntu3_amd64.deb

实验相关简述

1,x86模拟器器Bochs

Bochs是一个免费且开放源代码的IA-32(x86)架构PC机模拟器。在它模拟出的环境中可以运行Linux、DOS和各种版本的Windows等多种操作系统。而Bochs本身具有很高的移植性，可以运行在多种软硬件平台之上。如果您想拥抱自由的Linux，那么Bochs几乎是您的不二选择。如果您想继续把自己绑定在Windows平台上，那么除了Bochs，您还可以选用VMware或者Microsoft Virtual PC。它们是最著名虚拟机软件，而且都可以免费使用。因为Bochs的是模拟器，其原理决定了它的运行效率会低于虚拟机。但是,Bochs有虚拟机无可比拟的调试操作系统的能力.

2,实验环境的工作模式

hit-oslab实验环境简称oslab，是一个压缩文件（hit-oslab-linux-20110823.tar.gz），可以将这个文件拷贝到自己的实验工作目录下，用tar zxvf hit-oslab-linux-20110823.tar.gz命令解压展开即可工作。oslab工作在一个宿主操作系统之上，我们使用的Linux，在宿主操作系统之上完成对Linux 0.11的开发、修改和编译之后，在linux-0.11目录下会生产一个名为Image的文件，它就是编译之后的目标文件。该文件内已经包含引导和所有内核的二进制代码。如果拿来一张软盘，从它的0扇区开始，逐字节写入Image文件的内容，就可以用这张软盘启动一台真正的计算机，并进入Linux 0.11内核。oslab采用bochs模拟器加载这个Image文件，模拟执行Linux 0.11，这样省却了重新启动计算机的麻烦。

bochs目录下是与bochs相关的执行文件、数据文件和配置文件。run是运行bochs的脚本命令。运行后bochs会自动在它的虚拟软驱A和虚拟硬盘上各挂载一个镜像文件，软驱上挂载是linux-0.11/Image，硬盘上挂载的是hdc-0.11.img。因为bochs配置文件中的设置是从软驱A启动，所以Linux 0.11会被自动加载。而Linux 0.11会驱动硬盘，并mount硬盘上的文件系统，也就是将hdc-0.11.img内镜像的文件系统挂载到0.11系统内的根目录——“/”。在0.11下访问文件系统，访问的就是hdc-0.11.img文件内虚拟的文件系统。

hdc-0.11.img文件的格式是Minix文件系统的镜像。Linux所有版本都支持这种格式的文件系统，所以可以直接在宿主Linux上通过mount命令访问此文件内的文件，达到宿主系统和bochs内运行的Linux 0.11之间交换文件的效果。Windows下目前没有（或者是还没发现）直接访问Minix文件系统的办法，所以要借助于fdb.img，这是一个1.44M软盘的镜像文件，内部是FAT12文件系统。将它挂载到bochs的软驱B，就可以在0.11中访问它。而通过filedisk或者WinImage，可以在Windows下访问它内部的文件。

hdc-0.11.img内包含有：

Bash shell

一些基本的Linux命令、工具，比如cp、rm、mv、tar。

vi编辑器

gcc 1.4编译器，可用来编译标准C程序

as86和ld86

Linux 0.11的源代码，可在0.11下编译，然后覆盖现有的二进制内核

实验环境搭建(ubuntu-14.04.1-desktop-amd64)

1,在~(用户Home文件夹)下创建oslab文件夹,将hit-oslab-linux-20110823.tar.gz解压到oslab下

mkdir oslabcd oslabtar -zxvf hit-oslab-linux-20110823.tar.gz

2,gcc-3.4安装

cd gcc-3.4sudo apt-get --purge remove gccsudo chmod 777 *sudo dpkg -i *.deb

3,as86,ld86安装(用于编译和链接linux/boot下的bootsect.s和setup.s,它们采用as86汇编语法;而linux-0.11下的其他汇编语言文件采用gas的语法AT&T)

搜索包含as86,ld86的包:

apt-cache search as86 ld86

执行结果如下:

bin86 - 16-bit x86 assembler and loader

安装bin86:

sudo apt-get install bin86

4,一般环境设置

64位系统需要安装32位兼容库

sudo apt-get install libc6-dev-i386

C语言编译环境

sudo apt-get install build-essential

安装IDE

sudo apt-get install vim cscope exuberant-ctags

编译内核

cd ~/oslab/oslab/linux-0.11

make

编译中断,输出错误信息:

In file included from /usr/include/linux/fs.h:10,from tools/build.c:28:/usr/include/linux/ioctl.h:4:23: asm/ioctl.h: No such file or directoryIn file included from /usr/include/linux/fs.h:11,from tools/build.c:28:/usr/include/linux/types.h:4:23: asm/types.h: No such file or directoryIn file included from /usr/include/linux/types.h:8,from /usr/include/linux/fs.h:11,from tools/build.c:28:/usr/include/linux/posix_types.h:35:29: asm/posix_types.h: No such file or directoryIn file included from /usr/include/linux/fs.h:11,from tools/build.c:28:/usr/include/linux/types.h:27: error: syntax error before "__le16"/usr/include/linux/types.h:28: error: syntax error before "__be16"/usr/include/linux/types.h:29: error: syntax error before "__le32"/usr/include/linux/types.h:30: error: syntax error before "__be32"/usr/include/linux/types.h:31: error: syntax error before "__le64"/usr/include/linux/types.h:32: error: syntax error before "__be64"/usr/include/linux/types.h:34: error: syntax error before "__sum16"/usr/include/linux/types.h:35: error: syntax error before "__wsum"In file included from tools/build.c:28:/usr/include/linux/fs.h:43: error: syntax error before "__u64"/usr/include/linux/fs.h:45: error: syntax error before "minlen"make: *** [tools/build] Error 1

google搜索得知是因为64位linux的asm目录为：

/usr/include/x86_64-linux-gnu/asm

make找不到文件从而导致编译中断

解决方法（建立链接）：

sudo ln -s /usr/include/x86_64-linux-gnu/asm /usr/include/asm

运行

运行编译好的内核，在oslab目录下：

./run

出现错误:

./bochs/bochs-gdb: error while loading shared libraries: libXpm.so.4: cannot open shared object file: No such file or directory

打印动态链接配置:

ldconfig -p | grep libXpm.so.4

libXpm.so.4的链接信息:

libXpm.so.4 (libc6,x86-64) =》 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXpm.so.4

我们需要的是32位库.搜索库对应的包名称:

apt-file search libXpm.so.4

打印结果：

libxpm4: /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXpm.so.4libxpm4: /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libXpm.so.4.11.0

得到其对应的包名为libxpm4,安装对应的32位库:

sudo apt-get install libxpm4:i386

基本操作及注意事项

汇编级调试在oslab目录下执行命令

./dpg-asm

C语言级调试在oslab目录下,打开第一个终端窗口执行命令

./dbg-c

打开第二个终端窗口执行命令

./rungdb

Ubuntu和Linux0.11之间的文件交换

oslab下的hdc-0.11-new.img是0.11内核启动后的根文件系统镜像文件，相当于在bochs虚拟机里装载的硬盘。在Ubuntu上访问其内容的方法是

sudo ./mount-hdc

之后，hdc目录下就是和0.11内核一模一样的文件系统了，可以读写任何文件（可能有些文件要用sudo才能访问）。读写完毕，不要忘了卸载这个文件系统：

sudo umount hdc

经过sudo ./mount-hdc这样处理以后，我们可以在Ubuntu的hdc目录下创建一个xxx.c文件，然后利用Ubuntu上的编辑工具（如gedit等）实现对xxx.c文件的编辑工作，在编辑保存以后。执行sudo umount hdc后，再进入Linux 0.11（即run启动bochs以后）就会看到这个xxx.c，这样就避免了在Linux 0.11上进行编辑xxx.c的麻烦，因为Linux 0.11作为一个很小的操作系统，其上的编辑工具只有vi，使用起来非常不便。

另外在Linux 0.11上产生的文件，可以按这种方式”拿到“Ubuntu下用python程序进行处理，当然这个python程序在Linux 0.11上显然是不好使的，因为Linux 0.11上搭建不了python解释环境。

注意1：不要在0.11内核运行的时候mount镜像文件，否则可能会损坏文件系统。同理，也不要在已经mount的时候运行0.11内核。

注意2：在关闭Bochs之前，需要先在0.11的命令行运行“sync”，确保所有缓存数据都存盘后，再关闭Bochs。