MIT 6.828 JOS学习笔记1. Lab 1 Part 1: PC Bootstrap

Lab 1: Booting a PC

Part 1: PC Bootstrap

　　介绍这一部分知识的目的就是让你能够更加熟悉x86汇编语言，以及PC启动的整个过程，而且也会首次学习使用QEMU软件来仿真xv6操作系统，并且配合GDB对操作系统的运行进行调试。

开始学习X86汇编语言

　　由于x86汇编语言在我们这节实验中扮演了非常重要的角色，所以MIT官方为我们提供了一个关于汇编语言的参考资料"004. pcasm-book"(资料文件名，在resources目录下)，里面基本介绍了汇编语言的方方面面，你可以把这本书作为一个备查，遇到没看过的命令就上里面查，或者直接上网查。如果没有任何汇编基础，建议还是看一看书，把一些基础的指令看懂。或者通过网上的教程。但是这本书有一个不好的地方，就是这本书的汇编语言语法是参照NASM汇编器的Intel语法来编写的，但是本课程中所有的汇编程序都是基于GNU汇编器的AT&T语法的。这两种语法只是在一些细节上有所不同，这里MIT也为我们提供了一份资料用来描述这二者的不同"005. Inline Assembly with DJGPP"。

　　Exercise 1：

　　　　练习1并没有什么实质性内容，就是MIT建议我们要对汇编语言有个大致的了解，这样才能让后面的学习更加方便一点。

 

仿真X86计算机

　　这门课采用软件模拟的方式来调试整个操作系统，也就是说让xv6操作系统运行在一个用软件仿真出来的x86计算机上。这个仿真软件就是QEMU，这个仿真器有一个非常好的优点，就是它能和调试器GDB共同配合使用，这样的话我们就可以一条指令一条指令的调试运行在QEMU里面的xv6操作系统了。所以在这部分我们将学习如何搭建这个调试的环境。

　　1. 第一步自然是要安装QEMU到机器中了。

　　首先说一下我采取的是采用虚拟机vmware来运行一个ubuntu12.01系统，然后在这个系统上搭建整个环境的。

　　这个链接：https://en.wikibooks.org/wiki/QEMU/Linux 介绍了如何在ubuntu下安装Qemu的过程，其实就是下面这张图片中展示的这几个过程

　　

　　你可以完全按照上面写的步骤来，打开一个terminal，然后随便到一个目录下，输入命令 git clone  git://git.qemu-project.org/qemu.git 这样就把QEMU的源文件都下载到本地了，此时目录下面多了一文件夹，叫qemu。

　　然后你就可以依次执行最下面的4个步骤。先cd到qemu目录下；然后输入./configure命令，这是运行一个配置文件；然后输入make，编译整个文件；最后安装，别忘了前面要输入sudo，这样就大工告成了~

　　听着很简单对不对~很轻松对不对~但是其实我告诉你...

　　..

　　..

　　根！本！没！有！这！么！容！易！

　　童！话！里！都！是！骗！人！的！

　　我在我的机器上执行./configure这一步骤时，报出了各种稀奇古怪的错误！并且解决了一个错误，又出现一个错误！最后安装这个QEMU就折腾了我一晚上！ (╯‵□′)╯︵┻━┻

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　　..

　　不过大家放心，我已经把解决方案都列出来了，你可以按照你出的错误类型来查找并且解决~我是雷锋

　　其实所有的错误都是因为你的系统中缺少某个软件所造成的，比如，它会在屏幕上显示下面这句话：　

1. Error: zlib check failed  
2. Make sure to have the zlib libs and headers installed. 

  　 这句话的含义就是你缺少软件'zlib'，所以你要做的就是安装这个软件就好啦~

　　下面就是我遇到的所有缺少的软件(':'前面)，以及对应的解决方案(':'后面)，解决方案就是一系列的命令，你在terminal中输入即可自动安装(为什么我会遇到这么多问题T^T)：

　　c++ compiler: sudo apt-get install g++

　　libtool : sudo apt-get install libtool

　　glib: sudo apt-get install libglib2.0-dev

　　pixman: sudo apt-get install libpixman-1-dev　　

　　zlib: sudo apt-get intall zlib1g-dev

　　dtc: 

        git submodule update --init dtc

        cd dtc

        git fetch origin #

        git rebase origin/master

        make

　　这样直到你的./configure文件运行后不会出现错误信息，只是出现一些配置信息的话，./configure这一步就完成了！

　　..

　　但是，你以为这就完了么~还有make呢，还有install呢~想想就蛋疼...

　　输入make后，就开始自动编译，如果你的电脑配置一般的话，在编译之前我给你个非常中肯的建议！那就是

　　..

　　..

　　睡！一！觉！

　　我的电脑整整编译了快一个小时！(╯‵□′)╯︵┻━┻

　　即便是实验室的台式机也编译了快30分钟！ (╯‵□′)╯︵┻━┻ (╯‵□′)╯︵┻━┻

　　我还以为我电脑死机了有木有！

　　所以如果你的电脑寿命已超过3年，并且平时开机需要1分钟以上的话，准备好枕头吧..

　　..

　　make编译完成后，就可以输入sudo make install进行安装了，这一步不吓唬大家了，还是很快滴~。

　　这样我们就完成了Qemu的安装！

　　2. 利用QEMU来运行xv6操作系统

　　安装好QEMU之后，我们就可以用它来运行我们的操作系统啦~

　　当然第一步就是把操作系统的源代码拷贝下来啦，具体的方法我在 "0.写在前面的话" 这篇博文中的资料获取那一部分已经介绍啦，大家可以去那里看。

　　如果你懒到不想翻的话，那我就再大发慈悲告诉你一下~

　　首先打开一个terminal，然后任意cd到一个目录下，比如我都是在~/Documents这个目录下工作的。

　　然后输入 git clone  https://github.com/fatsheepzzq/6.828mit.git 即可

　　这样你就会在你的当前目录下面看到一个文件夹6.828mit，这个文件夹下面有一个子文件夹lab，这里面存放的就是所有操作系统源码啦！

　　然后我们就要先编译这个操作系统源码，来生成能够运行在Qemu上的操作系统映像文件，我们只需要在lab目录下输入命令

　　make

　　这样计算机会为我们自动编译整个xv6操作系统，如果你的屏幕上显示下列信息，代表你已经编译成功啦

　　

　　我们可以看一下它生成的最后一个信息 mk obj/kern/kernel.img，这个kernel.img就是内核映像文件，另外obj目录在make之前是没有的，它是make指令生成的，它里面将会有许多的文件我们之后会重点观察。

 

　　编译完内核源码，我们就可以把它运行在QEMU上啦！

　　首先还要是在lab目录下面，输入  make qemu，此时qemu就开始自动加载我们的操作系统内核映像文件了，如果你的屏幕上打印如下信息，就代表你终于运(tuo)行(li)成(ku)功(hai)了！

　　

　　从6828 decimal.. 那句话开始之后的信息都是由xv6操作系统内核显示出来的~

　　到目前为止，你已经完成了在ubuntu上仿真x86计算机，并且运行xv6操作系统内核了！！

　　其实这一个part还有一部分内容没说，但是考虑到这里篇幅已经很长了，再加上我是那么追(lan)求(duo)简(cheng)约(xing)的人，所以我决定把part 1的下一部分再单开一篇博文来说(写第一篇博文就把自己打脸了有木有)~

　　最后还是欢迎大家的指正和提问，我的邮箱

　　　　[email protected]

　　称呼我时，叫我的艺名fatsheep就行~