Linux实验报告.docx
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Linux实验报告
Linux内核实验报告
实验一、linux内核开发环境
一、实验目的
掌握linux内核开发环境的安装、调试
二、实验内容：
虚拟机bochs和virtualPC的安装、运行
使用nasm编写简单例程，生成一个简单的引导程序的设计
image文件，并在虚拟机中调试
三、实验环境：
操作系统windows、linux
软件工具：
见实验配套软件
（tools
中）
其它：
1.44空白软盘一张
四、实验步骤及截图
A、虚拟机bochs和virtualPC的安装、运行
使用记事本打开C:
\ProgramFiles\Bochs-2.3\dlxlinux中的bochsrc.bxrc配置文件，
浏览该配置文件的内容并回答该demolinux模拟启动的方式是软盘。
B、windows环境使用virtualPC
1、建立虚拟机
1、进入实验文件夹\MicrosoftVirtualPC,安装并运行virtualpc软件。
2、按照virtualPC的帮助说明，建立一台虚拟计算机。
2、使用nasm编写简单例程，生成image文件
1、记事本编辑代码
sample.asm：
org07c00h
;告诉编译器程序加载到
7c00处
mov
ax,cs
mov
ds,ax
mov
es,ax
call
DispStr
;调用显示字符串例程
jmp
$
;无限循环
DispStr:
mov
ax,BootMessage
mov
bp,ax
;ES:
BP=串地址
mov
cx,16
;CX=串长度
mov
ax,01301h
;AH=13,AL=01h
mov
bx,000ch
;页号为0（BH=0）黑底红字（BL=0Ch,高亮）
mov
dl,0
int
10h
;10h号中断
ret
BootMessage:
db
"Hello,OSworld!
"
times
510-（$-$$）
db
0;填充剩下的空间，使生成的二进制代码恰好为
512字节
dw
0xaa55
;结束标志
2、对该文件进行编译。
生成sample.bin文件
在命令方式中进入实验目录,运行命令：
nasmwsample.asm–osample.bin。
3、在该目录下以命令方式运行：
bximage.exe选择创建软盘镜像（fd）文件sample.img
4、将sample.bin写入到空白软盘镜像文件中。
命令方式运行:
partcopysample.bin0200sample.img0
5、将sample.img复制到bochs的安装目录，可以新建一个目录比如\sample，并放
入sample.img。
将dlxlinux中的配置文件以及批处理文件run.bat复制到\sample。
对这两个文件进行适当的修改。
并运行。
bochsrc里面修改：
floppya:
image=sample.img,status=inserted（1_44=a改为image=sample.img）
#floppyb:
1_44=floppyb.img,status=inserted（注释此行）
boot:
a（c改为a）
#harddisk（以下3行都注释掉）
#ata0:
enabled=1,ioaddr1=0x1f0,ioaddr2=0x3f0,irq=14
#ata0-master:
type=disk,path="hd10meg.img",cylinders=306,#heads=4,spt=17
6、如果使用了真正的软盘，请使用该软盘引导计算机，观察并记录结果。
或者直接
在bochs中使用软驱设备（配置文件需要修改floppya:
1_44=a:
status=inserted）。
7、运行virtualPC载入sample.img进行模拟。
3、建立虚拟机一个简单的引导程序的设计
1、打开文件
boot.asm;prog.asm.
2、使用实验二的方法进行编译，并生成
image文件，在
bochs
中模拟运行
（以上两步可能用到的命令：
nasmwboot.asm–oboot.binnasmwprog.asm–oprog.binpartcopyboot.bin0200floppy.img0partcopyprog.bin0200floppy.img200
）
3、复制bochs中的run.bat文件为rundbg.bat,并修改有关语句:
..\bochsdbg-q-fbochsrc.bxrc
4、双击运行rundbg.bat，进入调试模式。
5、输入bochs的调试命令进行调试，观察上述引导程序的执行过程。
记录结果。
常用Bochs的调试命令：
help‘command’查看命令帮助
c连续执行
s[count]执行count条指令，默认为1条（仅键入s为单步运行）
q退出调试
ctrl-c定制执行，回到命令行
vbreakseg:
0ff设置断点（比如vbreak0x0000:
0x7c00）
n单步运行，不跟踪进入子程序
u返汇编
infor查看当前cpu寄存器内容
dump_cpu查看cpu所有寄存器内容和状态值
print-stack显示当前堆栈的内容
详细内容可以查看bochs的联机帮助（在bochs安装主目录\docs下）
五、实验体会
本次实验内容主要是熟悉虚拟机和Linux系统操作，因为之前学习操作系统
的时候用过linux，所以觉得操作方面不太难。
不过做的时候还是出现了写错误，
比如修改bochsrc的时候boot和floppy没有对应，runbat修改的时候忘记修改img
名称等等。
经过一番折腾，最终做出实验结果的时候非常开心。
此外，之前没用
过虚拟机的单步调试，学习了之后发现非常有帮助，以后可以考虑把代码放在虚
拟机里跑，这样可以互不干扰而且方便文件管理。
通过实验学习到了很多，之后
的实验我会更加认真对待。
实验二、Linux0.01内核编译环境
一、实验目的
掌握linux0.01内核的编译方法
掌握使用虚拟机软件进行内核开发调试的方法
二、实验内容：
在virtualPC和BOCHS下建立LINUX0.01内核开发环境
linux0.01的编译和调试
三、实验环境：
操作系统windows、linux
软件工具：
见实验配套软件（ex2中）
其它：
移动存储设备用于保存实验环境
四、实验步骤及截图
A、在virtualPC和BOCHS下建立LINUX0.01内核开发环境
1、VirtualPC中运行redhat7.1
2、virtualPC虚拟和windows的文件互访
1、制作虚拟软盘文件。
（使用winimage新建一个1.44软盘文件，将下的linux.tar.gz
拖到该文件中。
然后保存为a.vfd。
这是virtualPc默认的虚拟软盘镜像文件格式。
2、启动虚拟机linux7.1，以账户root登录，口令为aaaaaa。
注意，如果运行时系统
提示内存不够，请重新设置虚拟机的内存，比如64mb。
3、加载步骤1建立的虚拟软盘文件。
则该文件就成为虚拟机的软盘。
4、将该软盘挂载到linux的/mnt/floppy下。
命令如下：
[root@localhost/root]#mount-tvfat/dev/fd0/mnt/floppy
5、运行命令：
cd/mnt/floppy
ls如果正常就可以看见软盘中的
linux.tar.gz
文件。
6、可以将该文件复制到虚拟操作系统的其他路径中，比如，复制到在/home/floppy中，可以这样操作：
[root@localhostfloppy]#mkdir/home/floppy[root@localhostfloppy]#cp/mnt/floppy/*/home/floppy[root@localhostfloppy]#ls/home/floppy
新建一个目录
复制到新目录中
浏览新目录
Linux.tar.gz
3、将虚拟机系统中的文件输出到宿主机
windows
中
1、如果使用虚拟软盘镜像文件，则将虚拟机中的文件输出到windows中，也可以先
按照上面步骤6的方法进行，只不过是将文件复制到虚拟软盘挂载到的路径上，比
如，要将虚拟机/tmp/下的install.log文件复制到虚拟软盘镜像中，可如下操作：
[root@localhost/tmp]#cp/tmp/install.log/mnt/floppy
[root@localhost/tmp]#ls/mnt/floppy
install.logLinux.tar.gz
2、如果要将该文件从虚拟软盘中读出来，首先需要先将该虚拟软盘文件从虚拟机操作系统的文件系统中卸载，然后释放改虚拟软盘。
运行命令：
[root@localhost/tmp]#umount/mnt/floppy
[root@localhost/tmp]#
3、运行winimage打开a.vfd。
将需要的文件拖到windows中即可。
B、linux0.01的编译和调试
1、linux0.01的编译
1、按照实验一，任务2的方法，把linux0.01源代码压缩包linux.tar.gz复制到虚拟机
的/home/myfile下。
2、使用cd/home/myfile命令进入该目录，然后运行如下命令解压缩
到目录中多出一个新的目录linux，此目录存放的就是linux0.01
完成后可以看的源代码。
[root@localhost/tmp]#cd/home/myfile
[root@localhostmyfile]#ls
Linux.tar.gz
[root@localhostmyfile]#gzip–dLinux.tar.gz
[root@localhostmyfile]#tarxvfLinux.tar
[root@localhostmyfile]#ls
linuxLinux.tar
3、编译linux0.01，注意首先要修改tools/build和ndisasm的文件属性，给它加上可执行权。
然后在linux目录中执行make。
[root@localhostmyfile]#cdlinux
[root@localhostlinux]#cdtools
[root@localhosttools]#chmod+x./tools/build
#修改文件属性，增加可执行权
[root@localhosttools]#chmod+x
./ndisasm
[root@localhosttools]#ls-l
total20
-rwxr-xr-x
1root
root
13019Sep18
2001build
-rw-r--r--
1root
root
1722Sep18
2001build.c
[root@localhosttools]#cd../..
[root@localhostlinux]#make
4、按如上方法编译成功后，在
linux
目录下应该有
Image和System.map,System.asm
文件。
5、制作linux0.01引导盘。
首先使用bximage.exe创建一个虚拟软盘文件a.img。
将该文件载入到虚拟机。
或者插入一个真正的软盘，然后载入到虚拟机。
6、运行命令makedisk，生成能够的linux0.01系统引导盘
。
7、运行命令init0关闭虚拟机（请特别注意不要直接复位或关闭虚拟机），然后重
新启动。
在启动过程中请载入刚才生成的系统引导盘，虚拟机将会被引导进入linux0.01。
8、系统引导後，按动键盘如果打印出按键的ascii码则表示引导成功。
9、将编译生成的System.map输出到windows中，方法如下：
10、重新进入redhat7.1建立一个虚拟软盘b.img，载入到虚拟机。
11、运行命令格式化该虚拟软盘为msdos格式。
然后mount，进行复制。
[root@localhostlinux]#mformata:
[root@localhostlinux]#mount/dev/fd0/mnt/floppy
[root@localhostlinux]#cpSystem.map/mnt/floppy
[root@localhostlinux]#umount/mnt/floppy
2、linux0.01在bochs中调试
1、使用任务1生成的linux0.01引导软盘镜像文件a.img。
在bochs中进行引导
2、参考上次实验内容在bochs中调试linux0.01的运行情况，特别是观察boot.s和
head.s部分代码的运行情况。
3、可以在线性地址0处设置断点，查看System.map，找出main的入口地址，并设
置断点，观察head.s的运行情况，根据观察结果，请回答head.s运行完后，页
目录和页表部分的值是什么。
2、对该文件进行编译。
生成sample.bin文件
五、实验体会
本次实验内容主要是熟悉使用linux内核的编译方法和调试方法。
较实验一
来说，实验难度有所增加，所以做的时候的确遇到了不少问题。
比如修改文件属
性的时候chmod指令中忘了加.而且文件所在目录进入有误导致结果不对，后来
查了指令集后才弄清楚。
还有单步调试的时候开始不会设断点，问过同学之后才
学会。
通过本次实验比上次实验收获得更多，自己动手才会有收获，相信接下来
的实验中我会更加认真，也会学到更多。
实验三、linux任务切换实验
一、实验目的
通过一个在内核中预先设置的任务切换，理解linux任务运行和切换的机制。
二、实验内容：
Linux0.00的编译和修改
说明：
本例是linux0.00版的源代码，boot.s和head.s的功能基本如课程中介绍，但略有修改，head.s中增加了两个任务（task），并且通过时钟中断轮流进行任务的切换，这两个任务通过系统调用向终端显示字符。
三、实验环境：
操作系统windows、virPC,BOCHS
四、实验步骤及截图
1、下载实验目录中的linux000文件（boot.s,head.s,makefile）
2、根据前面实验的方法，在virtualPC的linux7.1环境中编译，用生成的image制作一个引导软盘镜像。
3、用该软盘镜像引导系统，观察结果。
（AB交替循环出现）
4、在bochs中观察任务切换时cpu的各个寄存器的变化。
5、根据观察试着阐述linux000中，gdt,ldt,idt中的描述符都有哪些，作用如何，本例中任务调用的方式有哪些
进一步思考题：
试着修改head.s，增加一个任务，并让三个任务进行轮流
切换。
（1）增加任务2的TSS和LDT的选择符
TSS2_SEL=0x40
LDT2_SEL=0x48
（2）修改中断处理
timer_interrupt:
push%ds
pushl%eax
movl$0x10,%eax
mov%ax,%ds
movb$0x20,%al
outb%al,$0x20
movl$1,%eax
cmpl%eax,current
je1f
#当前为任务
1，则跳转为任务
0
jl3f
#当前为任务
0，则跳转为任务
2
movl%eax,current
ljmp$TSS1_SEL,$0
jmp2f
#当前为任务
2，则跳转为任务
1
1:
movl$0,current
ljmp$TSS0_SEL,$0
jmp2f
3:
movl$2,current
ljmp$TSS2_SEL,$0
2:
popl%eaxpop%dsiret
（3）任务2的ldt和tss段
ldt2:
.quad0x0000000000000000
.quad0x00c0fa00000003ff
#0x0f,base=0x00000
.quad0x00c0f200000003ff
#0x17
tss2:
.long0
/*backlink*/
.longkrn_stk2,0x10
/*esp0,ss0*/
.long0,0,0,0,0
/*esp1,ss1,esp2,ss2,cr3*/
.longtask2,0x200
/*eip,eflags*/
.long0,0,0,0
/*eax,ecx,edx,ebx*/
.longusr_stk2,0,0,0
/*esp,ebp,esi,edi*/
.long0x17,0x0f,0x17,0x17,0x17,0x17/*es,cs,ss,ds,fs,gs*/
.longLDT2_SEL,0x8000000
/*ldt,tracebitmap*/
.fill128,4,0
krn_stk2:
（4）增加任务2，打印Ctask2:
movl$0x17,%eax
movw%ax,%ds
movb$68,%al/*print'D'C在系统中断时会显示*/int$0x80
movl$0xfff,%ecx
1:
loop1bjmptask2
.fill128,4,0
usr_stk2:
修改后结果：
五、实验体会
本次实验因为有修改代码的部分，所以感觉还是比较有难度的。
第一步跟上
个实验比较相似，把给定文件拷贝到虚拟机里新建的文件夹中然后再makedisk
一个软盘镜像，然后再用其引导系统，做出实验结果的时候还是比较顺利的。
改代码的部分就不大容易了，虽然照着原来的代码和注释进行修改，但也一直无法编译或者运行总是跳出到系统中断中，最后不断的调试、又问了同学才做出结果。
要学习的还有好多，虽然实验已经结束了，但相信之后要用到虚拟机和linux系统的机会还有很多。
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