5. Linux 0.11 on Ubuntu¶

5.1. 安装¶

确保你的 Ubuntu 安装和配置都正确以后，现在可以安装实验环境了。从网站上下载源代码，相应目录里有 setup.sh, 如果想更改安装目录，可以仔细读这个文件。

git clone https://gitee.com/guojunos/oslab2020.git ~/hit-oslab
cd ~/hit-oslab
./setup.sh

警告

请不要使用超级用户执行此安装命令，当有需要时 setup.sh 会请求超级用户权限。
确认安装之前最好将软件的更新源换成国内的镜像源，更新速度会显著提升。

如果想要跳过软件源更新步骤，请在 ./setup.sh 后加上参数 -s 或 --skip-update。

5.1.1. 新版本实验环境¶

可以使用高版本的 gcc 和 gdb ；
支持 Bochs 的汇编级调试：命令行与 GUI 模式；
支持 QEMU + GDB 的 C 语言级调试；
boot\bootsect.s 和 boot\setup.s 由 AS 86 改为 GNU AS；
tools\build.c 改为 build.sh ；
Makefile 做了相应改动；
增加了 gdb-cmd.txt 的设置；

注解

oslab2020 的实验环境是老师重新整理，因改动较大，难免不会有 bug ，如果调试使用中出现什么问题，做好记录，及时沟通。
经过多轮测试，新实验环境在实验3和实验5有额外需要注意的地方，老师已在指导书中进行了相应的修改与说明。
实验报告中有些涉及上述改动的部分，大家对照理解后，不影响实验。

5.1.2. 老版本实验环境¶

确保你的 Ubuntu 安装和配置都正确以后，现在可以安装实验环境了。从网站上下载源代码，相应目录里有 setup.sh, 如果想更改安装目录，可以仔细读这个文件。

git clone https://gitee.com/guojunos/hit-oslab.git ~/hit-oslab
cd ~/hit-oslab
./setup.sh

如果想要跳过软件源更新步骤，请在 ./setup.sh 后加上参数 -s 或 --skip-update。

此外，老师推荐大家尝试安装郭子阳同学搭建的一个实验环境，采用了最新的 Bochs 版本，同时，支持 Linux 的多种发行版。

git clone https://gitee.com/cn-guoziyang/oslab.git ~/oslab

5.2. 进入安装目录¶

cd ~/oslab

把当前目录切换到 oslab 下，用 pwd 命令确认，用 ls -l 列目录内容。本实验的所有内容都在本目录或其下级目录内完成。

.
├── [4.0K]  bochs
│   ├── [ 342]  linux-0.11.bxrc
│   └── [ 341]  linux-0.11-gui.bxrc
├── [  98]  dbg-bochs
├── [ 102]  dbg-bochsgui
├── [ 153]  dbg-qemu
├── [4.0K]  files
│   ├── [ 13K]  memtest
│   ├── [1.4K]  process.c
│   ├── [8.3K]  stat_log.py
│   ├── [4.9K]  testlab2.c
│   └── [ 762]  testlab2.sh
├── [  75]  gdb-cmd.txt
├── [4.0K]  hdc
│   └── [   0]  umounted
├── [ 61M]  hdc-0.11.img
├── [ 414]  init
├── [4.0K]  linux-0.11
│   ├── [4.0K]  boot
│   ├── [4.0K]  fs
│   ├── [4.0K]  include
│   ├── [4.0K]  init
│   ├── [4.0K]  kernel
│   ├── [4.0K]  lib
│   ├── [3.2K]  Makefile
│   ├── [ 785]  Makefile.header
│   ├── [4.0K]  mm
│   └── [4.0K]  tools
├── [ 95K]  linux-0.11.tar.gz
├── [ 131]  mount-hdc
└── [ 256]  rungdb

5.3. 编译内核¶

编译内核比编写内核要简单得多。首先要进入 linux-0.11 目录，然后执行：

cd ~/linux-0.11
make all

因为 all 是最常用的参数，所以可以省略，只用 make ，效果一样。

在多处理器的系统上，可以用 -j 参数进行并行编译，加快速度。例如双 CPU 的系统可以：

make -j 2

make 命令会显示很多很多很多的信息，你可以尽量去看懂，也可以装作没看见。只要最后几行中没有 error 就说明编译成功。最后生成的目标文件是一个软盘镜像文件 linux-0.11/Image 。如果将此镜像文件写到一张 1.44MB 的软盘上，就可以启动一台真正的计算机。

linux-0.11 目录下是全部的源代码，很多实验内容都是要靠修改这些代码来完成。修改后需要重新编译内核，还是执行命令：

make all

make 命令会自动跳过未被修改的文件，链接时直接使用上次编译生成的目标文件，从而节约编译时间。但如果重新编译后，你的修改貌似没有生效，可以试试

make clean
make all

make clean 是删除上一次编译生成的所有中间文件和目标文件，确保是在全新的状态下编译整个工程。

5.4. 程序运行¶

在 Bochs 中运行最新编译好的内核很简单，在 oslab 目录下执行：

./dbg-bochs

========================================================================
                        Bochs x86 Emulator 2.6
            Built from SVN snapshot on September 2nd, 2012
========================================================================
Next at t=0
(0) [0x00000000fffffff0] f000:fff0 (unk. ctxt): jmp far f000:e05b         ; ea5be000f0
<bochs:1>

如果出现 Bochs 的窗口，继续输入命令 c,里面显示 linux 的引导过程，最后停止在 [/usr/root/]# ，表示运行成功。

5.5. 程序调试¶

内核调试分为两种模式：汇编级调试和 C 语言级调试。

5.5.1. 汇编级调试¶

Bochs 汇编级调试需要执行命令：

./dbg-bochs

这是命令行调试界面。也可以输入

./dbg-bochsgui

进入可视化界面进行调试。二者没有差别。可以用命令 help 来查看调试系统用的基本命令。更详细的信息请查阅 Bochs 使用手册。

5.5.2. `C` 语言级调试¶

C 语言级调试稍微复杂一些。由于 Bochs 自带的 gdb 调试安装很繁琐，需要额外编译。因此，这里可以采用 qemu 来进行 C 语言级调试。

首先，执行如下命令：

./dbg-qemu

然后，再打开一个中断窗口，进入 oslab 目录，执行：

cd ~/oslab
./rungdb

整体效果如下图，现在可以进行 gdb 调试。有关 gdb 的使用和调试技巧，大家可以在网上进行搜索。

图1 qemu进行gdb调试

5.6. 复原 linux-0.11¶

考虑到实验每次需要重置 linux-0.11 目录，因此，增加了重置功能，如下：

cd ~/hit-oslab
./init

5.7. 问题及反馈¶

目前在 Ubuntu 64 位机器上可以确保 Bochs 和程序能够正常运行，但如果使用其他 Linux 某些 64 位系统时，出现编译 linux-0.11 缺少某些文件提示时，或是安装高版本的 Bochs 出现问题时，建议大家多在网上搜索解决方案，并尝试将成功的方案记录下来，以便分享。