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使用Bochs运行Linux Kernel-2.4.0

上一篇文章讲了如何制作Bochs硬盘镜像并且将Grub装进去,这样我们可以在启动Bochs后进入到grub界面。

这篇文章我们将2.4内核写入硬盘镜像,这就可以使用bochs直接启动内核了。

我的实验系统是这么部署的:CentOS 6.4 VMware虚拟机上修改代码和配置文件,用git做版本管理,同时还开着另一台虚拟机RedHat Linux 7.3,专门用来编译内核代码,毕竟2.4内核很老了,编译环境不能使用现代Linux系统,必须使用2001年左右的系统。每次在CentOS上修改完代码或配置就在RedHat上用rsync将数据同步下来,进行编译、安装、测试,这样最方便。用于开发的系统不必反复重启,用于编译的系统就是实验平台。


编译内核(这一步在RedHat上进行)

这一步在这里就不展开讲了,我对内核做了精简,不必要的选项全部关闭了,大大缩短了编译时间。其中,

Block devices  ---> RAM disk support

这个选项也被我关闭了,那内核启动的时候自然就不需要Initial RAM disk (initrd)了,所以待会儿更改grub.conf的时候不用配置下面这一行了。

initrd /boot/initrd-2.4.0.img

在RedHat上编译完内核后,arch/i386/boot/bzImage 这个文件就是内核核心了。如果执行 make install 的话,这个文件会被复制到 /boot/vmlinuz-2.4.0。我们不需要安装这个内核,而是直接将bzImage复制到CentOS上做后续处理。

挂载硬盘镜像

紧接着上篇文章,我们将上次的hd.img继续挂载

losetup -o 32256 /dev/loop0 hd.img
mount -t ext3 /dev/loop0 /mnt

这两步其实可以只用mount就能一步做到

mount -t ext3 -o loop=/dev/loop0,offset=32256 hd.img /mnt

不过我更喜欢两步到位,清晰明确。

写入内核

将bzImage复制到 /mnt/boot/,也就是复制到我们的硬盘镜像第一分区的boot目录内。这里顺便重命名为vmlinuz-2.4.0,看着正规一些。

cp bzImage /mnt/boot/vmlinuz-2.4.0

修改grub.conf

我们上一篇文章安装grub时,所有的相关文件都是用的宿主系统CentOS 6.4的,所以grub.conf必须要修改一下才能适合我们这个新内核。

gvim /mnt/boot/grub/grub.conf

只更改启动项部分就行了,改成这样

title kernel-2.4.0
    root (hd0,0)
    kernel /boot/vmlinuz-2.4.0 ro root=/dev/sda1

按照grub的约定,root (hd0,0)表示grub的根分区在第一块硬盘的第一分区(自0编号),注意这指的是grub被安装的分区,不是操作系统文件系统的root分区。

kernel /boot/vmlinuz-2.4.0 指明内核文件是 /boot/vmlinuz-2.4.0。当然,这个路径是站在hd.img硬盘镜像的角度看的,也就是说硬盘镜像内第一分区是/分区,该分区下有个boot目录,里面含有内核文件vmlinuz-2.4.0。后面的ro表示以只读的方式挂载操作系统的root分区,而root=/dev/sda1则指明文件系统的root分区在第一硬盘的第一分区。

卸载文件系统

umount /mnt/
losetup -d /dev/loop0

bochs配置

这里开始使用刚才制作出来的hd.img可启动内核镜像,这里面包含2.4.0内核。

  1. 运行bochs命令会出现命令行菜单,选择3. Edit options开始编辑配置,进入12. Disk & Boot options,把4. First HD/CD on channel 0设为hd.img,这个过程需要输入hd.img的一些参数例如柱面数、磁头数、每磁道扇区数,其他的参数保持默认即可。
  2. 然后进入15. Boot Options,把1. Boot drive #1: floppy改为disk。
  3. 内存可以不设置,也可以随便设置下,进入7. Memory options->1. Standard Options->1. RAM size options后,将memory size设为32,将host memory size设为64。
  4. 返回到最开始的菜单,选择4. Save options to...保存下配置,命名为kdebug.bxrc
  5. 再选6. Begin simulation开始模拟。内核启动开始。

内核运行

启动内核之后,你会看到bochs开始启动内核,最后在挂载VFS时出现panic

BIOS Vendor: The Bochs Project
BIOS Version: Bochs
BIOS Release: 01/01/2007
Starting kswapd v1.8
SCSI subsystem driver Revision: 1.00
request_module[scsi_hostadapter]: Root fs not mounted
request_module[block-major-8]: Root fs not mounted
VFS: Cannot open root device "sda1" or 08:01
Please append a correct "root=" boot option
Kernel panic: VFS: Unable to mount root fs on 08:01

这很正常,因为我们的硬盘镜像第一分区内除了/boot目录下有点东西外其他都是空的,内核启动时啥都找不到,自然要挂掉。

过段时间等我研究内核有了进展我会再写一篇文章,讲讲如何从RedHat Linux 7.3中抽取必要的文件写入镜像,让内核能够正常进入系统,不过这一步非常麻烦,能不能实现还不好说。

本文做到这个程度已经足以调试内核了,应该能调试到文件系统初始化部分。

下一步就是Fire up DDD开始调试内核,DDD这个宇宙最强调试器深得我心,一开始看到它简陋的界面曾让我失望过,不过当我见识了它宇宙最强的调试功能——数据结构可视化之后,它就成了我永不离手的一件神兵利器。DDD就是这样,低调不露锋芒,但是当你祭出它时,天下间将没有难调的程序。

DDD——让天下没有难调的程序,就是这样。http://www.searu.org/2016-11/137343.htm

参考资料:https://www.gnu.org/software/grub/manual/legacy/grub.html#fn-4

CentOS 6.0 源码 编译 安装 Bochs  http://www.searu.org/2012-12/76952.htm

openSUSE 安装Bochs 2.6  http://www.searu.org/2012-11/75156.htm

Linux0.11 运行环境搭建以及调式–Bochs  http://www.searu.org/2012-11/73902.htm

Ubuntu 12.04安装带调试功能的Bochs http://www.searu.org/2012-10/73251.htm

Ubuntu安装Bochs过程中遇到的问题及解决方法 http://www.searu.org/2012-05/61422.htm

Ubuntu 14.04 LTS 安装和配置Bochs  http://www.searu.org/2016-10/135905.htm

Ubuntu上使用Bochs http://www.searu.org/2016-10/135903.htm

使用bochs和gdb联合调试Linux内核  http://www.searu.org/2016-11/137342.htm

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