Hello world！让 grub2 引导自己的操作系统 Xos 内核

Posted 2020-08-03

按照惯例，Xos 的第一步是在屏幕上打印 Hello world！第一步是神奇的一步，如果读者对 PC 不了解，将很难得到头绪。

PC 开机后，CS 和 IP 被初始化为 CS=０xFFFFh，IP=0x0000h，CPU 将从 ０xFFFF0h 处读取第一条指令。这个地址正好位于主板上的一段 ROM 即 Bios 中。BIOS 中的启动程序末尾会将硬盘 MBR 扇区加载到内存 ０x7C00h ，并从此处执行。这时候 CPU 处于实模式，使用INT中断可调用 BIOS 程序在屏幕上打印字符。于渊的《自己动手写操作系统》中有详细描述。

但 Ｘos 不会从硬盘 MBR 加载到内存中，她将通过 grub2 引导。这样做的好处是不需要改动硬盘 MBR ，也不需要用汇编写大量代码，引导程序将完成实模式到保护模式的切换。

内核让 grub2 可引导的条件是符合 Ｍultiboot 规范。

下面是 Xos Hello world 代码：

 1 typedef struct strMultiBootHeader{
 2     unsigned long    magic;
 3     unsigned long    flags;
 4     unsigned long    checksum;
 5 }MultiBootHeader;
 6 
 7 void mbprint(char* str);
 8 
 9 unsigned long    magic;
10 
11 MultiBootHeader mbh __attribute__((section(".text"))) ={
12     .magic        = 0X1BADB002,
13     .flags        = 0X00000003,
14     .checksum    = -(0X1BADB002 + 0X00000003),
15 };
16 
17 void KernelEntry(void)
18 {
19     __asm__("movl %%eax,%0":"=m"(magic));
20 
21     if( magic != 0X2BADB002 )
22     {
23         mbprint("Kernel load errer!\n");
24         return;
25     }
26     mbprint("Hello world!\n");
27     while(1)
28         ;
29     return;
30 }
31 
32 void mbprint(char* str)
33 {
34     char *pvideo = (char *)0xB8000;
35     while( *str != ‘\n‘ )
36     {
37         *pvideo++ = *str++;
38         *pvideo++ = 0x04;
39     }
40 
41     return;
42 }

用下面的命令生成内核：

1 gcc multiboot.c -c -fno-builtin
2 ld multiboot.o -o Xos -Ttext 0x10000 --entry=KernelEntry

在 grub2 配置文件 /boot/grub/grub.cfg 里添加启动项：

1 menuentry ‘Xos0.01‘{
2     insmod part_msdos
3     insmod ext2
4     set root=‘hd0,msdos1‘
5     multiboot /boot/Xos
6 }