Linux 0.11 - 整个操作系统就 20 几行代码-11

Posted 2022-12-03 热爱编程的大忽悠

Linux 0.11 - 整个操作系统就 20 几行代码-11

• 整个操作系统就 20 几行代码
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整个操作系统就 20 几行代码

第二部分正式开始啦！

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;
    else
        buffer_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;
    else
        buffer_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。

内存地址	长度(字节)	名称
0x90000	2	光标位置
0x90002	2	扩展内存数
0x90004	2	显示页面
0x90006	1	显示模式
0x90007	1	字符列数
0x90008	2	未知
0x9000A	1	显示内存
0x9000B	1	显示状态
0x9000C	2	显卡特性参数
0x9000E	1	屏幕行数
0x9000F	1	屏幕列数
0x90080	16	硬盘1参数表
0x90090	16	硬盘2参数表
0x901FC	2	根设备号

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）。

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。

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：

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！

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