Linux 0.11内核编译和bochs上的实验环境的搭建

最近决定开始阅读Linux 0.11的源代码。

学习Linux操作系统的核心概念最好的方法莫过于阅读源代码。而Linux当前最新的源代码包已经有70MB左右，代码十分庞大，要想深入阅读十分困难。而Linux早期的0.11版本虽然有诸多局限，但是具备了现代操作系统的完备功能，一些基本概念沿用到了当前版本，并且代码只有300KB，非常适合阅读。

阅读源代码之前首先需要搭建实验环境，由于Linux 0.11的代码是二十年前编写的，当前版本的gcc编译器无法正常编译通过，因此需要首先将Linux 0.11源代码移植到gcc 4.3.4+，并在bochs虚拟机上搭建起了实验环境。



一、Linux 0.11内核编译

1、编译环境设置

我的操作系统是：

Linux ubuntu 2.6.32-32-generic #62-Ubuntu SMP i686 GNU/Linux

安装gcc编译器，使用gcc -v确认gcc编译器的版本高于4.3.4



安装编译工具：

apt-get install build-essential



安装该软件包：

apt-get install bin86



2、修改Makefile文件

Linux 0.11内核源代码中基本上每个子目录都包含有一个Makefile，需要对每个Makefile进行如下修改：

a）将gas替换为as，将gld替换为ld。现在gas和gld已经直接改名为as和ld了；

b）去掉as的-c选项；

c）去掉gcc的编译选项：-fcombine-regs和-mstring-insns

d）去掉kernel子目录中Makefile的-O选项



3、内存位置对齐语句align的修改

在boot目录下的三个汇编程序中，align语句的使用方法已经改变。原来align后的数值是内存位置的幂次值，现在则需要直接给出起始地址的整数值，因此

align 3

要改成

align 8



4、修改嵌入宏汇编程序

由于as的不断改进，现在不需要程序员人为指定寄存器了，因此需要把代码中的__asm__("ax")全部去掉。类似:"si", :"di", :"ax", :"cx");

修改为

:);



5、程序变量在汇编语句中的引用表示

将所有变量前的下划线去掉：

.globl _idt, _gdt

修改为：

.globl idt, gdt



6、修改copy_process函数

在kernel子目录下的fork.c文件中，修改如下：

C代码


*p = *current; /* NOTE! this doesn't copy the supervisor stack */

改为：

C代码


memcpy(((struct task_struct *) p), ((struct task_struct *) current), sizeof(struct task_struct));



也可以从我的github上下载已经修改好的源代码，连接是：https://github.com/mengli/TinyOS



7、编译内核

下载mengli-TinyOS-v0.0.1-0-g182166e.zip，解压，执行如下命令：

cd mengli-TinyOS-v0.0.1-0-g182166e

make

编译完成之后会生成Linux kernel的image文件：linux-kernel-image-0.11，至此就完成了Linux 0.11的移植和编译工作。

二、bochs上实验环境的搭建

1、bochs的安装

下载bochs 2.2.1的源码包，地址是：http://sourceforge.net/projects/bochs/files/bochs/2.2.1.tar.gz/download

执行如下命令：

tar xvfz bochs-2.2.1.tar.gz

cd bochs-2.2.1

./configure

编译bochs之前需要对源文件进行一点修改，不然会编译错误：

删除iodev子目录下harddrv.h文件290行和295行的sparse_image_t::

make

make install



2、bochs的设置

我的bochs配置文件如下：

Js代码


#gdbstub: enabled=1, port=1234, text_base=0, data_base=0, bss_base=0

romimage: file=/usr/local/share/bochs/BIOS-bochs-latest, address=0xf0000

megs: 16

vgaromimage: file=/usr/local/share/bochs/VGABIOS-lgpl-latest

floppya: 1_44="linux-kernel-image-0.11", status=inserted

ata0-master: type=disk, path="hdc-0.11-new.img", mode=flat, cylinders=410, heads=16, spt=38

boot: a

log: bochsout.txt

vga_update_interval: 300000

keyboard_serial_delay: 200

keyboard_paste_delay: 100000

private_colormap: enabled=0

fullscreen: enabled=0

screenmode: name="sample"

i440fxsupport: enabled=0

其中第一句是bochs调试选项，不进行内核调试时可以注释掉这一行。

此外，hdc-0.11-new.img这个文件是系统启动后加载的根文件系统。

这本书是赵炯博士编写的《Linux内核完全注释》一书所附带的。

你可以从这里下载到该书：http://oldlinux.org/download/clk011c-2.0.1.pdf

这里可以下载到已经编译好的kernel image和disk文件：http://www.oldlinux.org/Linux.old/bochs/



3、运行bochs

启动bochs虚拟机的命令是：bochs -f bochsrc-gdb.bxrc，其中-f选项用来指定配置文件。



成功启动虚拟机的截图如下：