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

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