用Bochs学习Minix(2)-启动过程分析

  Minix 的启动过程分为两步，第一步运行 masterboot.s 或者 bootblock.s 中的内容。对于有分区的硬盘，它的第一个扇区是 MBR(Master Boot Record) ，其中包含有引导代码和分区表。如果硬盘有子分区，则每个子分区的第一个扇区也具有单独的引导代码。此外，引导代码也可以被放到软盘的第一个扇区。 masterboot.s 的代码存放在 MBR 中，它适合引导装在不同分区上的 Minix 。如果 masterboot.s 被载入到内存的 0x7c00 处，它的任务就是找到引导分区（或软盘），加载其中的第一个扇区中的引导信息。在引导分区（或软盘）的第一个扇区存放有 Minix 的初级引导程序，即 bootblock.s 。它也被加载到 0x7c00 位置，它的任务是将 boot monitor （ Minix 的次级引导程序，磁盘中的 /boot 文件）加载到内存的 0x10000 处，并跳转到 0x10000+0x0030 处执行。

关于bootblock.s的分析，可以参考http://blog.donews.com/zwell/articles/70010.aspx，注意由于版本不同，文章内容可能与下载到的代码有出入。

第二部分的启动程序boot monitor由boothead.s、bootimage.c、boot.c和rawfs.c等文件连接成。boot monitor的代码从boothead.s开始执行，在进行一些准备工作后程序就跳转到boot.c的boot函数（boothead.s的其他代码在后面还将调用），boot函数会在显示器上打印：

Minix boot monitor 2.19

Press ESC to enter the monitor

此时可以按ESC键进入启动环境，与用户进行交互式操作（在Minix中，以root身份登入后输入halt也可以进入交互界面）。Minix启动环境的命令包括boot、exit、menu等。接下来boot函数会调用execute函数执行用户输入的命令。比如，如果输入的命令是help，将会调用help函数打印帮助信息。

系统第一次启动时，如果没有任何输入，boot调用的get_parameters函数设置menu命令，所以在显示器上输出：

Hit a key as follows:

       = Start Minix

       n Start Networked Minix

用户必须选择一个Minix内核，之后boot函数会调用execute函数执行用户选择的命令。

execute函数中调用了bootimage.c中的bootminix函数启动minix内核，启动调用过程如下所示：

bootimage.c

bootminix

exec_image

_minix

boothead.s

选择内核镜像

设置GDT

转换到保护模式

跳转到内核

拷贝monitor的GDT到内核空间，使用新的GDT

prot_init 填充GDT表项 … 建立GDT中指向进程表中LDT的表项 建立IDT的描述符

mpx386.s

protect.c

cstart 设置运行main函数的环境

start.c

载入prot_init 设置好的GDT对应的gdtr、idtr等

调用main.c中的main函数

执行内核镜像

bootimage.c

bootminix

exec_image

_minix

boothead.s

选择内核镜像

设置GDT

转换到保护模式

跳转到内核

拷贝monitor的GDT到内核空间，使用新的GDT

prot_init 填充GDT表项 … 建立GDT中指向进程表中LDT的表项 建立IDT的描述符

mpx386.s

protect.c

cstart 设置运行main函数的环境

start.c

载入prot_init 设置好的GDT对应的gdtr、idtr等

调用main.c中的main函数

内核镜像是 /minix/2.0.4 文件， mpx386.s 是内核的入口。最后跳转到 main 函数完成初始化，然后开始系统的正常运行。

main函数的执行过程如下：

1、  调用intr_init完成8259中断控制器的初始化。

2、  调用mem_init初始化一个数组，定义系统中所有可用内存块的地址和大小。

3、  执行函数mapdrivers，将驱动程序（任务）映射到硬件控制器并更新任务表。

4、  设置系统任务和服务器进程的进程表项，将各进程使用的内存段的位置、大小及运行特权级设置到适当的域中。

5、  使用lock_pick_proc选择第一个运行的进程，最后使用restart开始运行进程。