Linux0.11---调试启动程序
2013-11-17 21:41 islandscape 阅读(1470) 评论(0) 编辑 收藏 举报前面一篇文章介绍了最简单的启动程序---从系统上电到屏幕输出“hello world”，linux0.11内核启动程序远比这复杂的多，后面我们会逐步深入。今天给大家介绍下如何调试这个最简单的启动程序。
“工欲善其事，必先利其器”，我们需要两“器”---编译器和虚拟机。编译器把汇编程序编译成为可执行文件，虚拟机模拟系统上电、BIOS中断等功能。编译器选择nasm，它是一款为可移植性与模块化而设计的80x86的汇编器。官方网址为http://www.nasm.us/。虚拟机选择bochs，bochs是一个模拟x86硬件平台的虚拟机，通过简单的配置即可模拟I/O设备、内存等硬件环境。相关链接：http://www.oschina.net/p/bochs/。不选择vmware的原因是它不能单步调试内核。
安装好这两个工具后，并将两个工具的安装目录设置为系统环境变量（以便在任何目录下可以使用这两个工具），我们就可以调试“hello world”“启动程序”了，先将上节“hello world”汇编程序保存至文件helloworld.asm，命令行进入汇编程序所在目录，使用命令nasm –o boot.bin helloworld.asm，生成二进制文件boot.bin。生成的boot.bin文件大小为512字节，否则有问题。
bochs是通过配置文件来配置模拟的x86硬件环境的，配置文件必须是以 “.bxrc”为后缀的，否则bochs无法识别。在boot.bin目录中创建配置文件helloworld.bxrc，填入配置信息：
megs: 1 romimage: file=$BXSHARE/BIOS-bochs-latest, address=0xf0000 vgaromimage: $BXSHARE/VGABIOS-elpin-2.40 floppya: 1_44=boot.bin, status=inserted boot: floppy
megs表示虚拟环境可用内存只有1m（这里设大些也没关系），romimage是bios自检，读取配置文件，并跳转至0x7c00地址的模块，默认起始地址为0xf000，在安装bochs的目录下。vgaromimage是屏幕显示模块，同样在bochs安装目录下。安装bochs后会把环境变量BXSHARE设置为bochs的安装目录，如果没有需自行设置。floppya是软盘属性，1_44是软盘类型，（软盘类型共有0.16、 0.18、 0.32、 0.36、 0.72、 1.2、1.44、1.68、1.72和 2.88）。放入的是上面编译生成的boot.bin，状态是插入。boot: floppy表示从软盘启动。更多的bochs配置文档在$BXSHARE/docs目录下。结合上一篇介绍，bios将floppya驱动器的boot.bin程序读入0x7c00地址，扫描最后两个字节，发现是0xAA55，便认为floppya是启动驱动器，boot.bin是启动程序，于是从0x7c00地址开始执行指令。
写好bochs配置文件，如果没有问题双击helloworld.bxrc就会看到如下画面。
到这一步我们已经小有成就， bochs单步调试功能让我们更加了解CPU工作原理和编译、链接加载等知识。bochs调试需要使用$BXSHARE/bochsdbg.exe这个文件。在boot.bin目录下执行bochsdbg -q -f helloworld.bxrc开始调试“helloworld”启动程序。使用命令pbreak 0x7c00在物理地址0x7c00（p表示物理地址），还可以使用vberak 0x0000:0x7c00在0x7c00的地址设置断点（v表示虚拟地址）。
命令c（表示continue），程序会停止在0x7c00地址上，u /10可以看到当前地址向后的10条反汇编指令（u表示反汇编），如下图：
左侧显示的是指令放置内存的地址，中间是反汇编的语句，右边是对应的机器码。可以看出jmp go被编译器翻译成了jmp 0x7c09。另，info r可以查看寄存器的值，info b可以查看断点信息等，有了这些简单的命令我们就可以单步调试复杂的内核了。
内核是一个庞大的东东，学习它并非无章可循，让我们耐住性子，恒下心来，慢慢品味linux内核的奥秘吧！
