抄写Linux源码(Day15:进入 main 函数后)

2023-10-07 07:20

本文主要是介绍抄写Linux源码(Day15:进入 main 函数后),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

回忆我们需要做的事情:
为了支持 shell 程序的执行,我们需要提供:
1.缺页中断(不理解为什么要这个东西,只是闪客说需要,后边再说)
2.硬盘驱动、文件系统 (shell程序一开始是存放在磁盘里的,所以需要这两个东西)
3.fork,execve, wait 这三个系统调用,也可以说是 进程调度 (否则无法 halt shell 程序并且启动另外的程序)
4.键盘驱动、VGA/console/uart 驱动、中断处理 (支持键盘输入和屏幕显示)
5.内存管理 (shell 启动其它进程时,不能共用内存,而是切换其它进程的页表)
6.为了写代码方便,我们需要从 MBR 进入到 main 函数,这也是从 汇编 切换到 C 语言 — 已经完成
7.应用程序申请内存的接口

现在已经进入 main 函数了,那么,进入 main 函数后我们要怎么实现上面提到的,还没完成的 6 个要求呢?我们要实现它们才能启动 shell

看闪客文章第十一回 — start

在第一部分,用了总共十回的篇章,把进入 main 方法前的苦力工作都完成了,我们的程序终于跳到第一个由 c 语言写的,也是操作系统的全部代码骨架的地方,就是 main.c 文件里的 main 方法。

void main(void) {ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV;drive_info = DRIVE_INFO;memory_end = (1<<20) + (EXT_MEM_K<<10);memory_end &= 0xfffff000;if (memory_end > 16*1024*1024)memory_end = 16*1024*1024;if (memory_end > 12*1024*1024) buffer_memory_end = 4*1024*1024;else if (memory_end > 6*1024*1024)buffer_memory_end = 2*1024*1024;elsebuffer_memory_end = 1*1024*1024;main_memory_start = buffer_memory_end;mem_init(main_memory_start,memory_end);trap_init();blk_dev_init();chr_dev_init();tty_init();time_init();sched_init();buffer_init(buffer_memory_end);hd_init();floppy_init();sti();move_to_user_mode();if (!fork()) {init();}for(;;) pause();
}

数一数看,总共也就 20 几行代码。

但这的确是操作系统启动流程的全部秘密了,我用空格将这个代码分成了几个部分。

第一部分是一些参数的取值和计算。

void main(void) {ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV;drive_info = DRIVE_INFO;memory_end = (1<<20) + (EXT_MEM_K<<10);memory_end &= 0xfffff000;if (memory_end > 16*1024*1024)memory_end = 16*1024*1024;if (memory_end > 12*1024*1024) buffer_memory_end = 4*1024*1024;else if (memory_end > 6*1024*1024)buffer_memory_end = 2*1024*1024;elsebuffer_memory_end = 1*1024*1024;main_memory_start = buffer_memory_end;...
}

包括根设备 ROOT_DEV,之前在汇编语言中获取的各个设备的参数信息 drive_info,以及通过计算得到的内存边界
main_memory_start
main_memory_end
buffer_memory_start
buffer_memory_end

从哪获得之前的设备参数信息呢?如果你前面看了,那一定还记得这个表,都是由 setup.s 这个汇编程序调用 BIOS 中断获取的各个设备的信息,并保存在约定好的内存地址 0x90000 处,现在这不就来取了么,我就不赘述了。

在这里插入图片描述

第二部分是各种初始化 init 操作。

void main(void) {...mem_init(main_memory_start,memory_end);trap_init();blk_dev_init();chr_dev_init();tty_init();time_init();sched_init();buffer_init(buffer_memory_end);hd_init();floppy_init();...
}

包括内存初始化 mem_init,中断初始化 trap_init、进程调度初始化 sched_init 等等。我们知道学操作系统知识的时候,其实就分成这么几块来学的,看来在操作系统源码上看,也确实是这么划分的,那我们之后照着源码慢慢品,就好了。

第三部分是切换到用户态模式,并在一个新的进程中做一个最终的初始化 init。

void main(void) {...sti();move_to_user_mode();if (!fork()) {init();}...
}

这个 init 函数里会创建出一个进程,设置终端的标准 IO,并且再创建出一个执行 shell 程序的进程用来接受用户的命令,到这里其实就出现了我们熟悉的画面(下面是 bochs 启动 Linux 0.11 后的画面)。

在这里插入图片描述

第四部分是个死循环,如果没有任何任务可以运行,操作系统会一直陷入这个死循环无法自拔。

void main(void) {...for(;;) pause();
}

OK,不要细品每一句话,我们本回就是要你有个整体印象,之后会细细讲这里的每一个部分。

这里再放上目前的内存布局图。

在这里插入图片描述

(这话说的太好了!)这个图大家一定要牢记在心,操作系统说白了就是在内存中放置各种的数据结构,来实现“管理”的功能。

所以之后我们的学习过程,主心骨其实就是看看,操作系统在经过一番折腾后,又在内存中建立了什么数据结构,而这些数据结构后面又是如何用到的。

比如进程管理,就是在内存中建立好多复杂的数据结构用来记录进程的信息,再配合上进程调度的小算法,完成了进程这个强大的功能。

为了让大家目前心里有个底,我们把前面的工作再再再再在这里做一个回顾,用一张图表示就是:

在这里插入图片描述
看到了吧,我们已经把 boot 文件夹下的三个汇编文件的全部代码都一行一行品读过了,其主要功能就是三张表的设置:全局描述符表、中断描述符表、页表。同时还设置了各种段寄存器,栈顶指针。并且,还为后续的程序提供了设备信息,保存在 0x90000 处往后的几个位置上。

最后,一个华丽的跳转,将程序跳转到了 main.c 文件里的 main 函数中。

所以,本讲就是让大家深呼吸,把之前的准备工作再消化消化。如果第一部分全部认真看过的同学,必定觉得这一回是废话。

如果你不这样觉得,那就得再回去重新梳理一边咯,如果有不会的,赶紧查资料搞懂它,因为之后要打一系列的硬仗了!根基不稳,地动山摇!

预知后事如何,且听下回分解。

看闪客文章第十一回 — end

这篇关于抄写Linux源码(Day15:进入 main 函数后)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/156901

相关文章

Linux使用nload监控网络流量的方法

《Linux使用nload监控网络流量的方法》Linux中的nload命令是一个用于实时监控网络流量的工具,它提供了传入和传出流量的可视化表示,帮助用户一目了然地了解网络活动,本文给大家介绍了Linu... 目录简介安装示例用法基础用法指定网络接口限制显示特定流量类型指定刷新率设置流量速率的显示单位监控多个

ElasticSearch+Kibana通过Docker部署到Linux服务器中操作方法

《ElasticSearch+Kibana通过Docker部署到Linux服务器中操作方法》本文介绍了Elasticsearch的基本概念,包括文档和字段、索引和映射,还详细描述了如何通过Docker... 目录1、ElasticSearch概念2、ElasticSearch、Kibana和IK分词器部署

Linux流媒体服务器部署流程

《Linux流媒体服务器部署流程》文章详细介绍了流媒体服务器的部署步骤,包括更新系统、安装依赖组件、编译安装Nginx和RTMP模块、配置Nginx和FFmpeg,以及测试流媒体服务器的搭建... 目录流媒体服务器部署部署安装1.更新系统2.安装依赖组件3.解压4.编译安装(添加RTMP和openssl模块

linux下多个硬盘划分到同一挂载点问题

《linux下多个硬盘划分到同一挂载点问题》在Linux系统中,将多个硬盘划分到同一挂载点需要通过逻辑卷管理(LVM)来实现,首先,需要将物理存储设备(如硬盘分区)创建为物理卷,然后,将这些物理卷组成... 目录linux下多个硬盘划分到同一挂载点需要明确的几个概念硬盘插上默认的是非lvm总结Linux下多

Python itertools中accumulate函数用法及使用运用详细讲解

《Pythonitertools中accumulate函数用法及使用运用详细讲解》:本文主要介绍Python的itertools库中的accumulate函数,该函数可以计算累积和或通过指定函数... 目录1.1前言:1.2定义:1.3衍生用法:1.3Leetcode的实际运用:总结 1.1前言:本文将详

linux进程D状态的解决思路分享

《linux进程D状态的解决思路分享》在Linux系统中,进程在内核模式下等待I/O完成时会进入不间断睡眠状态(D状态),这种状态下,进程无法通过普通方式被杀死,本文通过实验模拟了这种状态,并分析了如... 目录1. 问题描述2. 问题分析3. 实验模拟3.1 使用losetup创建一个卷作为pv的磁盘3.

轻松上手MYSQL之JSON函数实现高效数据查询与操作

《轻松上手MYSQL之JSON函数实现高效数据查询与操作》:本文主要介绍轻松上手MYSQL之JSON函数实现高效数据查询与操作的相关资料,MySQL提供了多个JSON函数,用于处理和查询JSON数... 目录一、jsON_EXTRACT 提取指定数据二、JSON_UNQUOTE 取消双引号三、JSON_KE

MySQL数据库函数之JSON_EXTRACT示例代码

《MySQL数据库函数之JSON_EXTRACT示例代码》:本文主要介绍MySQL数据库函数之JSON_EXTRACT的相关资料,JSON_EXTRACT()函数用于从JSON文档中提取值,支持对... 目录前言基本语法路径表达式示例示例 1: 提取简单值示例 2: 提取嵌套值示例 3: 提取数组中的值注意

Linux环境变量&&进程地址空间详解

《Linux环境变量&&进程地址空间详解》本文介绍了Linux环境变量、命令行参数、进程地址空间以及Linux内核进程调度队列的相关知识,环境变量是系统运行环境的参数,命令行参数用于传递给程序的参数,... 目录一、初步认识环境变量1.1常见的环境变量1.2环境变量的基本概念二、命令行参数2.1通过命令编程

Linux之进程状态&&进程优先级详解

《Linux之进程状态&&进程优先级详解》文章介绍了操作系统中进程的状态,包括运行状态、阻塞状态和挂起状态,并详细解释了Linux下进程的具体状态及其管理,此外,文章还讨论了进程的优先级、查看和修改进... 目录一、操作系统的进程状态1.1运行状态1.2阻塞状态1.3挂起二、linux下具体的状态三、进程的