Linux 0.11 实验环境一键配置脚本(2020年版)

序言

本文原载于我的博客,地址:https://blog.guoziyang.top/archives/52/

声明:本脚本用于配置哈工大操作系统实验所需环境,主要包含Bochs虚拟机和 Linux-0.11的源码

本脚本基于hoverwinter的一键配置脚本制作,制作过程中借鉴了deathking的一键配置脚本,修复了脚本在最新的Ubuntu与Debian上的一些问题,并添加了Arch系发行版支持,感谢两位大大的工作!

脚本地址:https://gitee.com/cn-guoziyang/oslab

我做了什么?

  • 增加了对Arch系发行版的支持
  • 更新了Bochs模拟器版本到2.6.10(最新版2.6.11在Linux下有重大BUG)
  • 更新了Bochs的BIOS和VGABIOS到最新版本
  • 修正了Bochs的配置文件(老版本的配置文件无法在新版Bochs上使用)
  • 重写了setup脚本,自动安装上了运行所需的依赖
  • 借鉴deathking增加了还原脚本
  • 修正了run、setup等脚本中的一些小错误
  • 增加了C语言级调试的CGDB调试器支持

环境

本脚本适用于Linux的Debian系发行版和Arch系发行版,Debian系发行版包括但不限于Debian、Deepin 15、Ubuntu及其衍生版本,Arch系发行版包括但不限于Arch Linux、Manjaro及其衍生版本。

本脚本已在Ubuntu 18.04、Ubuntu 20.04、Deepin v15、Elementary OS和Manjaro下完成测试。

最新: 完成了在Windows Subsystem for Linux 2(WSL2)中的测试!

注意: 可能由于apt源的原因,本脚本无法在Deepin v20和UOS上使用。( 并不是不支持国产!

环境安装

首先clone仓库到某个文件夹下:

git clone https://gitee.com/cn-guoziyang/oslab.git ~/oslab

大小大概25M,请耐心等待。

进入目录并执行安装,Debian系发行版请执行:

cd ~/oslab
./setup debian

Arch系发行版请执行(在此之前请首先添加archlinuxcn的源并获取gpg key,重要!):

cd ~/oslab
./setup archlinux

注意:请使用普通用户操作,当需要root权限时脚本会自动请求密码。

编译

Linux 0.11源码位于linux-0.11文件夹下,在该文件夹下进行完成实验后使用如下命令编译:

make all

如果编译较慢,可以启动多核编译支持,例如双核编译的命令为:

make -j 2

编译完成后会在该文件夹下生成Image文件,即为编译后的镜像文件。

如果想要清除编译的结果与中间文件,完全重新编译,只需要执行:

make clean

考虑到操作系统试验每次需要重置linux-0.11目录,故配置了重置脚本,在项目目录里:

# in oslab directory
./init

运行

进入项目目录,执行

./run

将启动Bochs虚拟机,并自动加载编译完成的Image文件,Bochs模拟器上将显示引导日志,最终显示[/usr/root]#,则运行成功。

调试

调试部分直接使用hoverwinter的文档。

内核调试分为两种模式:汇编级调试和C语言级调试。

汇编级调试需要执行命令:

./dbg-asm

可以用命令help来查看调试系统用的基本命令。更详细的信息请查阅Bochs使用手册。

C语言级调试稍微复杂一些。首先执行如下命令:

./dbg-c

然后再打开一个终端窗口,进入oslab目录后,执行:

./rungdb

新终端窗口中运行的是GDB调试器。关于gdb调试器请查阅GDB使用手册。

除此以外,如果想使用更为强大的CGDB调试器,则在上一步中使用命令:

./runcgdb

来启动cgdb。

Bochs中的Linux 0.11与宿主机Linux的文件交换

oslab文件夹中的hdc-0.11.img文件,将在在Bochs虚拟机启动后被当作硬盘装载进系统,所有宿主机与虚拟机的文件交换都应通过该文件进行。

注意:文件交换时,应当保证虚拟机处于关闭状态,否则会导致镜像文件损坏!

在虚拟机关闭时,在oslab文件夹下运行命令:

sudo ./mount-hdc

这时,hdc文件夹就成为的linux 0.11的根文件夹(/),此时即可随意传入传出文件,如lab2中的测试脚本等。

完成传输后,需要使用以下命令卸载该文件系统:

sudo umount hdc

在Bochs linux中进行的修改,不会自动同步到hdc-0.11.img文件,也就是说,关闭后再次启动虚拟机,会加载原本的hdc-0.11.img文件,导致修改丢失,如果需要同步修改到镜像中,需要在Bochs linux的命令行运行以下命令,将文件修改写入镜像:

sync

在WSL中的使用

测试环境是Windows 10 2004下的WSL2 Ubuntu,之前版本的WSL1应当也适用。

由于WSL没有GUI界面,需要首先安装X11 Server:

sudo apt install xorg

接着需要配置X11转发,在~/.bashrc的最后添加环境变量:

  • WSL 1的环境变量设置为export DISPLAY=localhost:0
  • WSL 2的环境变量设置为:
export DISPLAY=`cat /etc/resolv.conf | grep nameserver | awk '{print $2}'`:0

Windows宿主机中需要安装X11 Client,我使用的是VcXsrv,它的初始配置有一些坑点:

  • Multiple Window
  • 勾选Disable access controll
  • 关闭Windows Defender防火墙

VcXsrv启动后,在WSL中执行./run启动Bochs,就会在打开Bochs窗口,测试时效果如下:

左侧的Bochs不是Windows中的Bochs,而是Linux中的Bochs窗口。这样你就可以愉快地在Windows下开发了,强烈推荐用Windows下的vscode连接WSL进行开发,舒服得很。

致谢

最终再次感谢hoverwinterdeathking两位大大的工作,我也只是做了一些微小的工作,很惭愧。

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