xv6 操作系统的环境搭建

xv6 是 MIT 设计的一个教学型操纵系统。xv6 可在 Intel X86 框架上运行,为了方便,建议将 xv6 运行在 QEMU 虚拟机器上,本人的实验环境是 ubuntu 18.04 。

1. 安装系统

  1. 安装 QEMU 软件。

    sudo apt-get install qemu  # 安装软件
    man qemu-system-i386       # 查看使用说明
    
  2. 下载 xv6 ,本人学习的版本是基于 X86 框架的 xv6-rev11,如果安装了 git 可以直接拉取我的仓库主分支。

    sudo apt-get install git   # 安装 git 工具
    git clone https://github.com/professordeng/xv6-expansion.git # 拉取代码
    cd xv6-expansion     # 进入目录
    
  3. 编译运行

    sudo apt-get install gcc   # gcc 负责编译
    make                       # 编译
    make qemu-nox              # 运行
    

    运行上面的指令若没有出错就会进入 xv6 系统操作界面,显示信息如下:

    qemu-system-i386 -nographic -drive file=fs.img,index=1,media=disk,format=raw -drive file=xv6.img,index=0,media=disk,format=raw -smp 2 -m 512 
    xv6...
    cpu1: starting 1
    cpu0: starting 0
    sb: size 1000 nblocks 941 ninodes 200 nlog 30 logstart 2 inodestart 32 bmap start 58
    init: starting sh
    

    其中 qemu-system-i386 就是模拟下的 X86 平台,-nographic 不需要图形设备(对服务器友好),-smp 是选择启动 CPU 的核数(2 核),-m 是指给此系统分配的内存大小。

  4. 使用 QEMU 调试功能

    ctrl + a,再按 c,进入 QEMU 调试功能,包括但不限于以下功能

    • q 退出虚拟机器。
    • 输入 info registers 查看所有寄存器信息。
    • ctrl + a,再按 c 又回到 xv6 系统。
    • 输入 info mem 显示映射的虚拟地址和权限。
    • 输入 info pg 显示当前页表结构。
  5. 补充

    xv6 也可以使用 make qemu 启动,此时会启动两个窗口。鼠标被捕捉后可以用 Alt + Ctrl 组合键解脱。

2. 简单使用系统

执行 make qemu-nox 进入 xv6 操作系统后,就可以使用系统了。xv6 实现了一小部分 Linux 系统上通用的命令,例如:

ls                        # 显示当前目录下的文件
cat README.md             # 将 README.md 的内容打印到屏幕上
echo hello                # 输出 hello 到屏幕上
cat README.md | grep qemu # 用管道连接两个命令
wc README.md              # 对 README.md 的内容进行统计
rm wc                     # 删除 wc 文件

这是一些常见的命令,还有一些其他命令可用 ls 查看。

  • 拓展(可以跳过)

    通过 ctrl + p 查看进程信息(由 proc.c 文件中的 procdump() 内核函数实现)。可以看到 sleep 进程后面跟着一串数字,是调用栈中关于函数调用的地址。例如

    1 sleep init 80103e27 80103ec7 80104879 80105835 8010564f
    2 sleep sh   80103dec 801002ca 80100f9c 80104b62 80104879 80105835 8010564f
    

    打开另一个终端,利用 addr2line 工具,执行如下命令

    addr2line -e kernel 80103e27
    

    可以知道地址 0x80103e27 对应于 kernel 内核代码 proc.c 文件的第 445 行,显示信息如下:

    /home/ubuntu/xv6-expansion/proc.c:445
    

    查看 proc.c 文件的第 445 行可知,该行代码位于 sleep() 函数中。

2. 修改系统代码

接下来做个最简单的热身动作,打开 main.c 文件,将 cprintf() 函数打印的启动提示信息 cpu0: starting 0 修改成 cpu0: let 0 go,然后执行下面指令进入系统

make 
make qemu-nox

你会发现系统提示信息已经改变,恭喜你,你开始动手修改 xv6 操作系统了。

posted @ 2020-04-09 15:42  professordeng  阅读(1041)  评论(0编辑  收藏  举报