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解析Linux启动流程:bootsect.S关键代码详解

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下载需积分: 17 | 7KB | 更新于2024-09-15 | 136 浏览量 | 3 评论 | 0 下载量 举报 1 收藏
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本文档深入剖析了Linux启动过程中的关键环节,特别关注的是内核引导阶段的源代码文件bootsect.S在IBM PC架构下的作用。首先,Linux启动流程的初始阶段,即引导装载程序(bootloader)在计算机启动时负责引导操作系统。对于早期的386和486 PC,这个过程主要依赖于机器依赖的bootsect.S,它是一个特定于硬件的初始化代码片段,确保系统能正确地定位并加载kernel到内存。 在BIOS引导阶段,bootsect.S位于0x7C00地址空间,这是IBM PC主板上ROM BIOS的一部分。该代码通过间接跳转指令(jmpi)引导至初始化段(INITSEG),其地址设置为0x9000。在这个位置,bootsect.S执行了如设置段寄存器(CS)、调整堆栈指针(SP)等操作,以便后续的初始化过程能够顺利进行。 在BIOS环境中,bootsect.S读取硬盘参数表(disk parameter table),这是一个存储在1Eh偏移处的数据结构,包含了必要的硬件配置信息。为了访问这个表,需要利用BIOS提供的中断服务(通常通过INT 13h函数调用)。中断处理程序会检查特定的中断向量(vector)来确定如何处理请求。 文档还提到了设置CS:IP为0x9000:offset "go",这是对go标签的引用,意味着执行从go标签开始的代码。这部分代码可能是用于初始化内核和设置基本运行环境的。整个过程确保了Linux内核能够在PC架构下正确启动,完成硬件检测、参数加载和系统引导的基本任务。 通过分析bootsect.S,读者可以了解到早期Linux内核启动时与硬件交互的底层细节,这对于理解操作系统启动机制以及调试和优化启动流程具有重要意义。同时,这也揭示了Linux内核是如何在不同平台上实现兼容性的,尤其是对于不同处理器和硬件配置的适应性。

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操作系统任务描述 本关任务:修改 Linux 0.11 内核程序,将系统启动时显示的字符串由原来的Partition table ok.变为Hello, world!。 通过本关任务,可以熟悉 Linux 0.11 内核实验环境,掌握内核程序的编辑、编译和测试方法。 相关知识 为了完成本关任务,你需要: 1.了解实验环境; 2.测试内核是否正常; 3.查看内核源码; 4.修改内核源码; 5.重新编译内核; 6.测试新内核是否正常。 1.了解实验环境 本课程将会在 Ubuntu 16.04 下进行学习,Ubuntu 属于Linux衍生出来的以桌面应用为主的Linux操作系统,Linux操作系统的使用与Windows基本上不同,所以最初会觉得无法理解,但是本质上还是差不多的。 本实验将使用 Bochs 模拟硬件环境,在完成对代码的修改或编译之后将使用run去启动新的虚拟机,环境都是准备好,可以直接使用的,只需要使用脚本去启动就行了。 本实验中已经给出了完整的linux 0.11内核文件放在/root/os/linux-0.11-lab/0/linux中,可以直接使用。 本课程的实验在目录~/os/linux-0.11-lab下进行,此目录下的内容如下: 其中各目录和文件的含义是: 脚本文件run*:以不同模式运行虚拟机,脚本 run 采用正常模式,脚本 rundbg 采用 bochs 调试模式(汇编级),脚本 rungdb 采用 gdb 调试模式( C 语句级),这三个模式都用于内核测试。 用于启动虚拟机的内核映像文件是cur/linux/目录下的Image; 虚拟机的根文件系统是images文件夹下的rootimage-0.11; 目录0:存放有 Linux 0.11 内核的源代码及其 Source-Insight 工程文件,本实训中使用 VSCode 代替 Source-Insight ,不需要使用到 Source-Insight ,只需要使用到linux文件夹中的源码; 目录conf:存放有虚拟机的配置文件,这些配置文件描述了虚拟机的硬盘、软盘、内存大小等参数; 目录images:包含虚拟机的硬盘(根文件系统)和软盘的映像文件; 其中映像文件hdimage-devel用作应用开发模式的硬盘,里面包含应用程序编译所需的 gcc 等软件。脚本run、rundbg和rungdb用软盘作为启动盘,对应的软盘映像文件是cur/linux/Image。 cur是一个符号链接,指向当前分析的内核目录,现在指向目录0,可以当作是一个快捷方式。 2.测试内核是否正常 运行run脚本就会使用在~/os/linux-0.11-lab目录下的内核映像cur/linux/Image启动 Linux 0.11 。 虽然这个虚拟机的硬盘容量只有 1 MB ,但它目前可以满足内核分析的需要。 3.查看内核源程序 关闭虚拟机,然后使用 VSCode 打开源码所在文件夹,选择 File ,然后选择 Open Folder ; 找到linux文件夹,然后确认打开; 可以看到文件夹下所有的源码都已经被导入了,可以在这里开始对源码进行修改了。 4.修改内核源码 在源码中可以修改很多东西,例如修改开机画面中的字符串Loading system ...,将其修改为Loading linux 0.11,这里需要注意一点,不能太长而影响生成的目标文件的大小。 使用搜索功能,搜索关键词Loading,在结果中找到Loading system ...,将其修改为Loading linux 0.11。 如果知道文件的具体位置,也可以在命令行中使用vim对配置文件进行修改,只需要找到文件中对应的地方进行修改,和在 VSCod 里面修改结果都是一样的。 修改完毕之后点击 File 然后选择 Save All ,保存所有修改即可。 5.重新编译内核 在内核源码目录~/os/linux-0.11-lab/0/linux中使用make命令重新编译内核; 下图是编译输出的结果,可以看到被修改的文件bootsect.s已经重新编译成功,这是只编译修改过的文件,有时为了可靠也可以完全编译; 完全编译需要将旧的编译文件清除,使用make clean命令清除编译文件,然后重新使用make命令编译,只不过完全编译的时间相对较长; 上图是编译之后的结果,Image 即为生成的完整内核映像,包含引导代码;tools 目录下有内核的主体可执行文件 system ,其符号文件是 System.map ,包含变量和函数的地址,其链接时的详细布局信息在文件 System.map.2

资源评论
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嗨了伐得了
2025.08.01
深入浅出,对Linux启动脚本bootsect.S的解析细致入微。☁️
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光与火花
2025.07.19
文档详尽讲解了bootsect.S在Linux启动中的作用,非常实用。
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不知者无胃口
2025.03.24
解析Linux开机关键代码,为系统管理员提供宝贵资料。
q123456789098
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