[轉載]Linux 環境下編譯 0.11版本內核 kernel

最近在看《linux內 核0.11徹底註釋》一書，因爲書中涉及彙編語言的地方衆多，本人在大學時彙編語言學得一塌糊塗，因此實在看不下去了，頭都大了只好匆匆看了個頭尾（前面 幾章和最後一章）。看來即便有《九陰真經》這樣的武功祕籍，內功不夠也是修煉不出來神馬來的。因而索性下了個0.11版本的kernel下來嘗試編譯一 把。

 

linux-0.11.tar.gz 下載地址：

 

下面開始工做：

 

1、 tar xvfz linux-0.11.tar.gz

2、 cd linux-0.11

3、 make

make: as86: Command not finded

 

make: ***

 

出錯緣由：as86 彙編器未安裝

 

解決辦法：

 

yum install dev86* （請務必保證網絡暢通，若是使用Debian Linux系統命令改成 apt-get install dev86*）

 

或

下載dev86-0.16.3-8.i386.rpm安裝 下載地址 http://www.oldlinux.org/Linux.old/study/tools/

 

4、 make

 

gas -c -o boot/head.o boot/head.s

 

make: gas: Command not finded

 

make: *** [boot/head.o] Error 127

 

出錯緣由：gas 彙編器未安裝

 

解決辦法：

 

yum install binutils* (請確保網絡正常）

 

或

下載binutils-2.20.tar.gz安裝 下載地址http://ftp.gnu.org/gnu/binutils/

tar xvfz binutils-2.20.tar.gz

./configure

make

make install

 

確認 Gnu assembler 已經安裝

which as

/usr/local/bin/as

 

5、 make

 

gas -c -o boot/head.o boot/head.s

make: gas: Command not found

make: *** [boot/head.o] Error 127

 

出錯緣由：gas、gld 的名稱已通過時，如今GNU assembler的名稱是 as

 

解決辦法：

 

修改主 Makefile 文件

 

將 AS =gas 修改成 AS =as

將 LD =gld 修改成 LD =ld

 

6、make

 

as -c -o boot/head.o boot/head.s

as: unrecognized option '-c'

make: *** [boot/head.o] Error 1

 

出錯緣由：as 語法和1991年的時候有了一些變化

 

解決辦法：

 

修改 Makefile 文件

 

將 $(AS) -c -o $*.o $< 修改成 $(AS) -o $*.o $<

 

7、make

 

as -o boot/head.o boot/head.s

boot/head.s: Assembler messages:

boot/head.s:231: Error: alignment not a power of 2

make: *** [boot/head.o] Error 1

 

出錯緣由：.align 2 是彙編語言指示符，其含義是指存儲邊界對齊調整；

「2」表示把隨後的代碼或數據的偏移位置調整到地址值最後2比特位爲零的位置（2^2），即按4字節對齊內存地址。

不過如今GNU as直接是寫出對齊的值而非2的次方值了。

 

.align 2 應該改成 .align 4

.align 3 應該改成 .align 8

 

解決辦法：

 

修改 boot/head.s 文件

 

將 .align 2 應該改成 .align 4

.align 3 應該改成 .align 8

 

8、make

 

cc1: error: unrecognized command line option "-mstring-insns"

cc1: error: unrecognized command line option "-fcombine-regs"

make: *** [init/main.o] Error 1

 

解決辦法：

 

修改 Makefile 文件

 

將 -fcombine-regs -mstring-insns 刪除或者註釋掉

 

9、make

 

In file include from init/main.c:9:

include/unistd.h:207: warning: function return types not compatible due to 'volatile'

include/unistd.h:208: warning: function return types not compatible due to 'volatile'

init/main.c:24: error: static declaration of 'fork' follows non-static declaration

init/main.c:26: error: static declaration of 'pause' follows non-static declaration

include/unistd.h:224: note: previous declaration of 'pause' was here

init/main.c:30: error: static declaration of 'sync' follows non-static declaration

include/unistd.h:235: note: previous declaration of 'sync' was here

init/main.c:108: warning: return type of 'main' is not 'int'

make: *** [init/main.o] Error 1

 

解決辦法：

 

修改 init/main.c 文件

 

將 static inline _syscall0(int,fork) 修改成 inline _syscall0(int,fork)

static inline _syscall0(int,pause) 修改成 inline _syscall0(int,pause)

static inline _syscall1(int,setup,void *,BIOS) 修改成 inline _syscall1(int,setup,void *,BIOS)

static inline _syscall0(int,sync) 修改成 inline _syscall0(int,sync)

 

10、make

 

(cd kernel; make)

make[1]: Entering directory '***/linux-0.11/kernel'

gcc -Wall -O -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer -fcombine-regs -finline-functions -mstring-insns -nostdinc -I../include \

-c -o sched.o sched.c

cc1: error: unrecognized command line option "-mstring-insns"

cc1: error: unrecognized command line option "-fcombine-regs"

make[1]: *** [sched.o] Error 1

make[1]: Leaving directiory '***/linux-0.11/kernel'

make: *** [kernel/kernel.o] Error 2

 

解決辦法：

 

修改 kernel目錄下 Makefile 文件

 

將 -fcombine-regs -mstring-insns 刪除或者註釋掉

 

11、make

 

gas -c -o system_call.o system_call.s

make[1]: gas: Command not found

make[1]: *** [system_call.o] Error 127

make[1]: Leaving directory '***/linux-0.11/kernel'

make: *** [kernel/kernel.o] Error 2

 

解決辦法：

 

修改 kernel目錄下 Makefile 文件

 

將 AS =gas 修改成 AS =as

將 LD =gld 修改成 LD =ld

將 $(AS) -c -o $*.o $< 修改成 $(AS) -o $*.o $<

 

12、make

 

fork.c:In function 'copy_process':

fork.c:121: warning: suggest parentheses around assignment used as truth value

fork.c:In function 'copy_mem':

fork.c:54: error: can't find a register in class 'DREG' while reloading 'asm'

fork.c:55: error: can't find a register in class 'DREG' while reloading 'asm'

fork.c:46: error: 'asm' operand has impossible constraints

fork.c:47: error: 'asm' operand has impossible constraints

fork.c:54: error: 'asm' operand has impossible constraints

fork.c:55: error: 'asm' operand has impossible constraints

make[1]: *** [fork.o] Error 1

make[1]: Leaving directory '***/linux-0.11/kernel'

make: *** [kernel/kernel.o] Error 2

 

在 kernel/fork.c 第 54 行：

 

能夠看到這樣的調用 set_base(p->ldt[1],new_code_base);

在 include/linux/sched.h 第 188 —— 211 行：

 

能夠看到 set_base 的實現

 

#define set_base(ldt,base) _set_base( ((char *)&(ldt)) , base )

 

#define _set_base(addr,base) \

__asm__("movw %%dx,%0\n\t" \

"rorl $16,%%edx\n\t" \

"movb %%dl,%1\n\t" \

"movb %%dh,%2" \

::"m" (*((addr)+2)), \

"m" (*((addr)+4)), \

"m" (*((addr)+7)), \

"d" (base) \

:"dx")

 

因 爲這裏涉及到彙編的知識，哥卡在這裏一直沒解決而且鬱悶了很久，最後只好看回《linux內核0.11徹底註釋》一書。趙炯博士在 http://www.oldlinux.org/Linux.old/kernel/0.1x/ 這裏提供了修改 linux-0.11-060618-gcc4.tar.gz 好的 0.11版本的內核。

 

因而這個時候比較工具 Beyond Compare 就派上用場了。

 

將 #define _set_base(addr,base) \ 修改成 #define _set_base(addr,base) \

__asm__("movw %%dx,%0\n\t" \ __asm__("push %%edx\n\t" \

"rorl $16,%%edx\n\t" \ "movw %%dx,%0\n\t" \

"movb %%dl,%1\n\t" \ "rorl $16,%%edx\n\t" \

"movb %%dh,%2" \ "movb %%dl,%1\n\t" \

::"m" (*((addr)+2)), \ "movb %%dh,%2\n\t" \

"m" (*((addr)+4)), \ "pop %%edx" \

"m" (*((addr)+7)), \ ::"m" (*((addr)+2)), \

"d" (base) \ "m" (*((addr)+4)), \

:"dx") "m" (*((addr)+7)), \

"d" (base) )

 

將 #define switch_to(n) {\

struct {long a,b;} __tmp; \

__asm__("cmpl %%ecx,_current\n\t" \

"je 1f\n\t" \

"movw %%dx,%1\n\t" \

"xchgl %%ecx,_current\n\t" \

"ljmp %0\n\t" \ ------------------------------這裏修改成 "ljmp *%0\n\t" \

"cmpl %%ecx,_last_task_used_math\n\t" \

"jne 1f\n\t" \

"clts\n" \

"1:" \

::"m" (*&__tmp.a),"m" (*&__tmp.b), \

"d" (_TSS(n)),"c" ((long) task[n])); \

}

 

將 #define _get_base(addr) ({\ 修改成 static inline unsigned long _get_base(char * addr)

unsigned long __base; \ {

__asm__("movb %3,%%dh\n\t" \ unsigned long __base;

movb %2,%%dl\n\t" \ __asm__("movb %3,%%dh\n\t" \

shll $16,%%edx\n\t" \ "movb %2,%%dl\n\t" \

movw %1,%%dx" \ "shll $16,%%edx\n\t" \

"=d" (__base) \ "movw %1,%%dx" \

"m" (*((addr)+2)), \ :"=&d" (__base) \

"m" (*((addr)+4)), \ :"m" (*((addr)+2)), \

"m" (*((addr)+7))); \ "m" (*((addr)+4)), \

__base;}) "m" (*((addr)+7)));

return __base;

}

 

注意：

因爲GNU as彙編器不斷進化的緣由，須要將 *.s 文件中

相似

.globl _idt,_gdt,_pg_dir,_tmp_floppy_area

修改成

.globl idt,gdt,pg_dir,tmp_floppy_area

 

否則雖然編譯經過，可是鏈接的時候將出現相似這樣的錯誤

boot/head.o: In function 'setup_idt':

(.text+0x87): undefined reference to '_idt'

boot/head.o: In function 'idt_descr':

(.text+0x54ac): undefined reference to '_idt'

kernel/kernel.o: In function 'sched_init':

(.text+0x37c): undefined reference to '_idt'

 

 

GCC中基本的內聯彙編：__asm____volatile__("InstructionList");

 

__asm__(

"movl $1,%eax\r\t"

"xor %ebx,%ebx\r\t"

"int $0x80"

);

 

帶有C/C++表達式的內聯彙編：

 

__asm__ __volatile__("InstructionList"

:Output

:Input

:Clobber/Modify);

 

這4個部分都不是必須的，任何一個部分均可覺得空，其規則爲：

 

1、若是Clobber/Modify 爲空，則其前面的冒號(:)必須省略。

 

2、若是Output，Input，Clobber/Modify都爲空，Output，Input以前的冒號(:)既能夠省略，也能夠不省略。

 

3、若是Input，Clobber/Modify爲空，但Output不爲空，Input前的冒號(:)既能夠省略，也能夠不省略。

 

4、若是後面的部分不爲空，而前面的部分爲空，則前面的冒號(:)都必須保留，不然沒法說明不爲空的部分到底是第幾部分。

 

 

 

每個Input和Output表達式都必須指定本身的操做約束Operation Constraint，這裏將討論在80386平臺上所可能使用的操做約束。

 

當前的輸入或輸出須要藉助一個寄存器時，須要爲其指定一個寄存器約束，能夠直接指定一個寄存器的名字。

 

經常使用的寄存器約束的縮寫

約束 意義

r 表示使用一個通用寄存器，由 GCC 在%eax/%ax/%al,%ebx/%bx/%bl,%ecx/%cx/%cl,%edx/%dx/%dl中選取一個GCC認爲合適的。

g 表示使用任意一個寄存器，由GCC在全部的可使用的寄存器中選取一個GCC認爲合適的。

q 表示使用一個通用寄存器，和約束r的意義相同。

a 表示使用%eax/%ax/%al

b 表示使用%ebx/%bx/%bl

c 表示使用%ecx/%cx/%cl

d 表示使用%edx/%dx/%dl

D 表示使用%edi/%di

S 表示使用%esi/%si

f 表示使用浮點寄存器

t 表示使用第一個浮點寄存器

u 表示使用第二個浮點寄存器

 

若是一個Input/Output 操做表達式的C/C++表達式表現爲一個內存地址，不想借助於任何寄存器，則可使用內存約束。好比：

__asm__("lidt%0":"=m"(__idt_addr));

__asm__("lidt%0"::"m"(__idt_addr));

 

 

 

修飾符 輸入/輸出 意義

= O 表示此Output操做表達式是Write-Only的。

+ O 表示此Output操做表達式是Read-Write的。

& O 表示此Output操做表達式獨佔爲其指定的寄存器。

% I 表示此Input 操做表達式中的C/C++表達式能夠和下一 個Input操做表達式中的C/C++表達式互換

 

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

13、make

 

In file included from stat.c:13:

../include/asm/segment.h: Assembler messages:

../include/asm/segment.h:27: Error: bad register name '%sil'

make[1]: *** [stat.o] Error 1

make[1]: Leaving directory '***/linux-0.11/fs'

make: *** [fs/fs.o] Error 2

 

出錯緣由：

 

fs 目錄下的 Makefile 中編譯選項使用了 -O 優化選項致使寄存器錯誤

 

 

解決方法：

 

將fs目錄下的Makefile 文件中的

CFLAGS =-Wall -O -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer \

修改成

CFLAGS =-Wall -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer \

 

14、make

 

tools/build.c: In function 'main':

tools/build.c:75: warning: implicit declaration of function 'MAJOR'

tools/build.c:76: warning: implicit declaration of function 'MINOR'

tmp/ccsMKTAS.o: In function 'main':

build.c:(.text+0xe1): undefined reference to 'MAJOR'

build.c:(.text+0xf7): undefined reference to 'MINOR'

collect2: ld returned 1 exit status

 

出錯緣由：'MAJOR' 和 'MINOR' 未定義

 

解決辦法：

 

咱們能夠在 include/linux/fs.h 文件中找到

 

#define MAJOR(a) (((unsigned)(a))>>8)

#define MINOR(a) ((a)&0xff)

 

而在 tools/build.c 中也有包含 #include <linux/fs.h>

那麼再看第一層目錄中的主 Makefile 文件

 

tools/build: tools/build.c

$(CC) $(CFLAGS) \

-o tools/build tools/build.c

 

好象確實沒有引用頭文件

 

簡單的添加 -Iinclude

從新編譯後出現一堆報標準C庫頭文件的錯誤

 

再添加 -nostdinc

又報 stderr fprintf 之類的錯誤

 

沒折，只好將

#define MAJOR(a) (((unsigned)(a))>>8)

#define MINOR(a) ((a)&0xff)

添加到 tools/build.c 文件中，而後刪除 #include <linux/fs.h>

 

15、make

 

make[1]: Leaving directory '***/linux-0.11/lib'

ld -s -x -M boot/head.o init/main.o \

kernel/kernel.o mm/mm.o fs/fs.o \

kernel/blk_drv/blk_drv.a kernel/chr_drv/chr_drv.a \

kernel/math/math.a \

lib/lib.a \

-o tools/system > System.map

ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 08048a0

gcc -Wall -O -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer \

-o tools/build tools/build.c

tools/build boot/bootsect boot/setup tools/system /dev/hd6 > Image

/dev/hd6: No such file or directory

Couldn't stat root device.

make: *** [Image] Error 1

 

解決辦法：

 

將第一層主 Makefile 文件中的

 

tools/system: boot/head.o init/main.o \

$(ARCHIVES) $(DRIVERS) $(MATH) $(LIBS)

$(LD) $(LDFLAGS) boot/head.o init/main.o \

$(ARCHIVES) \

$(DRIVERS) \

$(MATH) \

$(LIBS) \

-o tools/system > System.map

 

修改成

 

tools/system: boot/head.o init/main.o \

$(ARCHIVES) $(DRIVERS) $(MATH) $(LIBS)

$(LD) $(LDFLAGS) boot/head.o init/main.o \

$(ARCHIVES) \

$(DRIVERS) \

$(MATH) \

$(LIBS) \

-o tools/system

nm tools/system | grep -v '\(compiled\)\|\(\.o$$\)\|\( [aU] \)\|\(\.\.ng$$\)\|\(LASH[RL]DI\)'| sort > System.map

 

nm命令將目標文件中的各類符號列出來。

 

 

ROOT_DEV=/dev/hd6 修改成 ROOT_DEV=

 

16、make

 

/DISCARD/

*(.note.GNU-stack)

*(.gnu_debuglink)

*(.gnu.lto_*)

OUTPUT(tools/system elf32-i386)

nm tools/system | grep -v '\(compiled\)\|\(\.o$$\)\|\( [aU] \)\|\(\.\.ng$$\)\|\(LASH[RL]DI\)'| sort > System.map

nm: tools/system: no symbols

gcc -Wall -O -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer \

-o tools/build tools/build.c

tools/build boot/bootsect boot/setup tools/system > Image

Root device is (3, 6)

Boot sector 512 bytes.

Setup is 312 bytes.

Non-Gcc header of 'system'

make: *** [Image] Error 1

 

解決辦法：

 

將第一層主 Makefile 文件中的

 

LDFLAGS =-s -x -M

修改成

LDFLAGS =-m elf_i386 -Ttext 0 -e startup_32

 

 

Image: boot/bootsect boot/setup tools/system tools/build

tools/build boot/bootsect boot/setup tools/system $(ROOT_DEV) > Image

sync

修改成

Image: boot/bootsect boot/setup tools/system tools/build

objcopy -O binary -R .note -R .comment tools/system tools/kernel

tools/build boot/bootsect boot/setup tools/kernel $(ROOT_DEV) > Image

rm tools/kernel -f

sync

 

objcopy命令能複製和轉化目標文件

objcopy -O binary -R .note -R .comment tools/system tools/kernel

-O binary tools/system tools/kernel將 tools/system 生成二進制文件 tools/kernel

-R .note -R .comment 刪除 .note段 和 .comment 段

 

 

將 tools/build.c 文件中的

if (((long *) buf)[5] != 0)

die("Non-GCC header of 'system'");

這段代碼註釋掉

//if (((long *) buf)[5] != 0)

// die("Non-GCC header of 'system'");

 

17、make

 

ld -m elf_i386 -Ttext 0 -e startup_32 boot/head.o init/main.o \

kernel/kernel.o mm/mm.o fs/fs.o \

kernel/blk_drv/blk_drv.a kernel/chr_drv/chr_drv.a \

kernel/math/math.a \

lib/lib.a \

-o tools/system

nm tools/system | grep -v '\(compiled\)\|\(\.o$$\)\|\( [aU] \)\|\(\.\.ng$$\)\|\(LASH[RL]DI\)'| sort > System.map

gcc -Wall -O -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer \

-o tools/build tools/build.c

objcopy -O binary -R .note -R .comment tools/system tools/kernel

tools/build boot/bootsect boot/setup tools/system > Image

Root device is (3, 6)

Boot sector 512 bytes.

Setup is 312 bytes.

System is 128323 bytes.

rm tools/kernel -f

sync

 

終於編譯 linux 內核 0.11 版本成功了！

 

 

 

最 後也能夠利用趙炯博士在http://www.oldlinux.org/Linux.old/kernel/0.1x/ 這裏提供了修改 linux-0.11-060618-gcc4.tar.gz 好的 0.11版本的內核進行編譯，只要修改如下 Makefile 裏 -mcpu=i386 爲 -march=i386 還須要將 kernel/blk_drv/blk.h 文件第87行 將 #elif 修改成 #else 就能夠編譯經過了。

 

 

總結：編譯須要一個過程，學習也是一樣須要一個過程。雖然能夠利用趙博士修改好的 kernel-0.11 版快速的編譯內核，可是那樣就不會遇到太多有價值的編譯問題，而解決這些問題就是一個學習過程，相信趙博士在編譯0.11版本內核的時候也遇到了這些問 題。這樣我想起了高中解數學難題的時候，高手解體時老是省略了一些因式分解的過程，而對於菜鳥來講這些省略的過程是很是重要的。