自制一個 Linux 作業系統(3) — Run OS run!

5 min readMar 2, 2020

這系列的文章會記錄我嘗試做出一個 Linux OS kernel的過程，要主是依照 https://littleosbook.github.io/ 這系列的文章，加上自已踩下的坑，希望能幫助同樣有做一個作業系統夢想的各位。

續上篇：自制一個 Linux 作業系統(2) — Linking the Kernel

我們進入到 GRUB 的環節。(忘了 GRUB 是什麼的同事可以點這裡重新複習。)

這邊使用的是 GRUB Legacy，但是不論是 GRUB Legacy 或是 GRUB 2 都可以產生我們要的 OS Image。因為我們希望以 CD-ROM 的方式開機，所以 GRUB 會使用一個特別的模式，稱之為 stage2_eltorito。但是作者有說到因為正常在 GRUB 0.97 source code 拿到 config scrpit 在 ubuntu 上不太好用，所以這邊文章中有提供修正後的 stage2_eltorito。

點這邊下載。

已經把 GRUB 也準備好了，下一步，制作我們的 ISO Image。

我們會使用 genisoimage 來制作我們的 kernel ISO image。我們先建好資料夾來存放我們之前做好的 kernel.elf 跟 stage2_eltorito 。

mkdir -p iso/boot/grub              # create the folder structure
cp stage2_eltorito iso/boot/grub/   # copy the bootloader
cp kernel.elf iso/boot/             # copy the kernel

然後我們需要建立一個屬於 GRUB 的 config 檔，叫 menu.lst。這檔告訴 GRUB 會用到 kernel 的位置與一些資料。

default=0
timeout=0title os
kernel /boot/kernel.elf

把 menu.lst 放到 iso/boot/grub/。現在資料夾結構如下 :

iso
|-- boot
  |-- grub
  | |-- menu.lst
  | |-- stage2_eltorito
  |-- kernel.elf

最後，我們回到 iso 資料夾的上一層，使用以下指令來生成 ISO Image :

genisoimage -R                              \
            -b boot/grub/stage2_eltorito    \
            -no-emul-boot                   \
            -boot-load-size 4               \
            -A os                           \
            -input-charset utf8             \
            -quiet                          \
            -boot-info-table                \
            -o os.iso                       \
            iso

讓我們看一下 genisoimage 的相關指令代表什麼意思 :

-R : 根據 Rock Ridge 協定產生的 SUSP 和 RR 記錄。(不知道是什麼意思，待補說明。)
-b : 當我們要製作的 CD 是給 x86 用的 El Torito bootable CD，需要指定 boot image 的路徑與檔名。如果 boot image 不是磁片的 image，則需要再加上 -no-emul-boot。
-boot-load-size : 指定要在 no-emulation mode 下加載的“虛擬”（512字節）扇區的數量。預設是加載整個啟動文件。如果不是4的倍數，則某些BIOS 可能會出現問題。
-A : CD 的描述內容。
-quiet : 隱藏執行 genisoimage 時的詳細資料。
-boot-info-table : Boot Information Table 是一個 56-byte 長的 table。 (很多太深入的內容，請看 EL TORITO BOOT INFO TABLE )

ISO 有了，來到模擬機上運行吧! 這會是我們第一個 OS !

現在我們可以使用 Bochs 來運行 os.iso ISO image。等等，Bochs 需要先做一點 config 才可以開始運作。

megs:            32
display_library: sdl
romimage:        file=/usr/share/bochs/BIOS-bochs-latest
vgaromimage:     file=/usr/share/bochs/VGABIOS-lgpl-latest
ata0-master:     type=cdrom, path=os.iso, status=inserted
boot:            cdrom
log:             bochslog.txt
clock:           sync=realtime, time0=local
cpu:             count=1, ips=1000000

因為安裝 Bochs 的方式可能不一樣，可能需要修改 romimage and vgaromimage 的位置。

儲存檔案為 bochsrc.txt，然後運行以下指令 :

bochs -f bochsrc.txt -q

-f : 指定 config 檔。
-q : 略過 start menu。

運行後，我們要先回到 Terminal 按下 “ c ” 鍵，Bochs 才會真的運行起來。否則 OS 並不會被載入。

在載入 OS 後，可以關掉 Bochs，然後我們來顯示 Bochs 的 log :

cat bochslog.txt

然後找到經由模擬器的 CPU registers 產生的RAX=00000000CAFEBABE 或EAX=CAFEBABE 值，這就代表成功了 !

坑出現了！坑出現了！坑出現了！坑出現了！

如果你沒有使用圖形介面，你的 Bochs 會無法正常顯示。所以，請使用有 GUI 的 Ubuntu 進行開發。(類似 ISSUE )

下一章，我們會進到第三節，Getting to C 。
快看 : 自制一個 Linux 作業系統(4) — Ready for C

自制一個 Linux 作業系統(3) — Run OS run!

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Written by YC