10 | 设置工作模式与环境（上）：建立计算机

May 31, 2021

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10 | 设置工作模式与环境（上）：建立计算机

2021-05-31 LMOS 来自北京

《操作系统实战45讲》

课程介绍

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讲述：陈晨

时长11:45大小10.73M



你好，我是 LMOS。
经过前面那么多课程的准备，现在我们距离把我们自己操作系统跑起来，已经是一步之遥了。现在，你是不是很兴奋，很激动？有这些情绪说明你是喜欢这门课程的。
接下来的三节课，我们会一起完成一个壮举，从 GRUB 老大哥手中接过权柄，让计算机回归到我们的革命路线上来，为我们之后的开发自己的操作系统做好准备。
具体我是这样来安排的，今天这节课，我们先来搭好操作系统的测试环境。第二节课，我们一起实现一个初始化环境的组件——二级引导器，让它真正继承 GRUB 权力。第三节课，我们正式攻下初始化的第一个山头，对硬件抽象层进行初始化。
好，让我们正式开始今天的学习。首先我们来解决内核文件封装的问题，然后动手一步步建好虚拟机和生产虚拟硬盘。课程配套代码你可以在这里下载。
从内核映像格式说起我们都知道，一个内核工程肯定有多个文件组成，为了不让 GRUB 老哥加载多个文件，因疲劳过度而产生问题，我们决定让 GRUB 只加载一个文件。
但是要把多个文件变成一个文件就需要封装，即把多个文件组装在一起形成一个文件。这个文件我们称为内核映像文件，其中包含二级引导器的模块，内核模块，图片和字库文件。为了这映像文件能被 GRUB 加载，并让它自身能够解析其中的内容，我们就要定义好具体的格式。如下图所示。
内核映像文件格式
上图中的 GRUB 头有 4KB 大小，GRUB 正是通过这一小段代码，来识别映像文件的。另外，根据映像文件头描述符和文件头描述符里的信息，这一小段代码还可以解析映像文件中的其它文件。
映像文件头描述符和文件描述符是两个 C 语言结构体，如下所示。
//映像文件头描述符
typedef struct s_mlosrddsc
{
    u64_t mdc_mgic; //映像文件标识
    u64_t mdc_sfsum;//未使用
    u64_t mdc_sfsoff;//未使用
    u64_t mdc_sfeoff;//未使用
    u64_t mdc_sfrlsz;//未使用
    u64_t mdc_ldrbk_s;//映像文件中二级引导器的开始偏移
    u64_t mdc_ldrbk_e;//映像文件中二级引导器的结束偏移
    u64_t mdc_ldrbk_rsz;//映像文件中二级引导器的实际大小
    u64_t mdc_ldrbk_sum;//映像文件中二级引导器的校验和
    u64_t mdc_fhdbk_s;//映像文件中文件头描述的开始偏移
    u64_t mdc_fhdbk_e;//映像文件中文件头描述的结束偏移
    u64_t mdc_fhdbk_rsz;//映像文件中文件头描述的实际大小
    u64_t mdc_fhdbk_sum;//映像文件中文件头描述的校验和
    u64_t mdc_filbk_s;//映像文件中文件数据的开始偏移
    u64_t mdc_filbk_e;//映像文件中文件数据的结束偏移
    u64_t mdc_filbk_rsz;//映像文件中文件数据的实际大小
    u64_t mdc_filbk_sum;//映像文件中文件数据的校验和
    u64_t mdc_ldrcodenr;//映像文件中二级引导器的文件头描述符的索引号
    u64_t mdc_fhdnr;//映像文件中文件头描述符有多少个
    u64_t mdc_filnr;//映像文件中文件头有多少个
    u64_t mdc_endgic;//映像文件结束标识
    u64_t mdc_rv;//映像文件版本
}mlosrddsc_t;
#define FHDSC_NMAX 192 //文件名长度
//文件头描述符
typedef struct s_fhdsc
{
    u64_t fhd_type;//文件类型
    u64_t fhd_subtype;//文件子类型
    u64_t fhd_stuts;//文件状态
    u64_t fhd_id;//文件id
    u64_t fhd_intsfsoff;//文件在映像文件位置开始偏移
    u64_t fhd_intsfend;//文件在映像文件的结束偏移
    u64_t fhd_frealsz;//文件实际大小
    u64_t fhd_fsum;//文件校验和
    char   fhd_name[FHDSC_NMAX];//文件名
}fhdsc_t;
有了映像文件格式，我们还要有个打包映像的工具，我给你提供了一个 Linux 命令行下的工具（在 Gitee 代码仓库中，通过这个链接获取），你只要明白使用方法就可以，如下所示。
lmoskrlimg -m k -lhf GRUB头文件 -o 映像文件 -f 输入的文件列表
-m 表示模式 只能是k内核模式
-lhf 表示后面跟上GRUB头文件
-o 表示输出的映像文件名 
-f 表示输入文件列表
例如：lmoskrlimg -m k -lhf grubhead.bin -o kernel.img -f file1.bin file2.bin file3.bin file4.bin 
准备虚拟机打包好了映像文件，我们还有很重要的一步配置——准备虚拟机。这里你不妨先想一想，开发应用跟开发操作系统有什么不同呢？
在你开发应用程序时，可以在 IDE 中随时编译运行应用程序，然后观察结果状态是否正确，中间可能还要百度一下查找相关资料，不要笑，这是大多数人的开发日常。但是你开发操作系统时，不可能写 5 行代码之后就安装在计算机上，重启计算机去观察运行结果，这非常繁琐，也很浪费时间。
好在我们有虚拟机这个好帮手。虚拟机用软件的方式实现了真实计算机的全部功能特性，它在我们所使用的 Linux 下，其实就是个应用程序。
使用虚拟机软件我们就可以在现有的 Linux 系统之上开发、编译、运行我们的操作系统了，省时且方便。节约的时间我们可以喝茶、听听音乐、享受美好生活。
安装虚拟机这里我们一致约定使用甲骨文公司的VirtualBox虚拟机。经过测试，我发现 VirtualBox 虚拟机有很多优点，它的功能相对完善、性能强、BUG 少，而且比较稳定。
在现代 Linux 系统上安装 VirtualBox 虚拟机是非常简单的，你只要在 Linux 发行版中找到其应用商店，在其中搜索 VirtualBox 就行了。我们作为专业人士一条命令可以解决的事情，为什么要用鼠标点来点去呢，多浪费时间。
所以，你只要在终端中输入如下命令就行了，我假定你安装了 Ubuntu 系的 Linux 发行版，这里 Ubuntu 的版本不做规定。
sudo apt-get install virtualbox-6.1
运行 Virtualbox 后，如果出现如下界面，就说明安装 VirtualBox 成功了。
安装VirtualBox
建立虚拟电脑前面我们只是安好了虚拟机管理软件，我们还要新建虚拟机才可以。点击上图中的新建，然后选择专家模式，就可以进入专家模式配置我们的电脑了。
尽管它是虚拟的，我们还是可以选择 CPU 类型、内存大小、硬盘大小、网络等配置，为了一致性，请你按照如下截图来配置。
新建虚拟机
新建虚拟机
可以看到，我们选择了 64 位的架构，1024MB 内存，但是不要添加硬盘，后面自有妙用。显卡是 VBoxVGA，还有硬件加速，这会让虚拟机调用我们机器上真实的 CPU 来运行我们的操作系统。
手工生产硬盘上面的虚拟机中还没有硬盘，没有硬盘虚拟机就没地方加载数据，我们当然不是要买一块硬盘挂上去，而是要去手工生产一块硬盘。你马上就会发现，从零开始生产一块虚拟硬盘，这比从零开始写一个操作系统简单得多。
至于为什么手工生产硬盘，我先卖个关子，你看完这部分内容就能找到答案。
其实大多数虚拟机都是用文件来模拟硬盘的，即主机系统（HOST OS 即你使用的物理机系统 ）下特定格式的文件，虚拟机中操作系统的数据只是写入了这个文件中。
生产虚拟硬盘其实虚拟机只是用特定格式的文件来模拟硬盘，所以生产虚拟硬盘就变成了生成对应格式的文件，这就容易多了。我们要建立 100MB 的硬盘，这意味着要生成 100MB 的大文件。
下面我们用 Linux 下的 dd 命令（用指定大小的块拷贝一个文件，并在拷贝的同时进行指定的转换）生成 100MB 的纯二进制的文件（就是 1～100M 字节的文件里面填充为 0 ），如下所示。
dd bs=512 if=/dev/zero of=hd.img count=204800
;bs:表示块大小，这里是512字节
;if：表示输入文件，/dev/zero就是Linux下专门返回0数据的设备文件，读取它就返回0
;of：表示输出文件，即我们的硬盘文件。
;count：表示输出多少块
执行以上命令就可以生成 100MB 的文件。文件数据为全 0。由于我们不用转换数据，就是需要全 0 的文件，所以 dd 命令只需要这几个参数就行。
格式化虚拟硬盘虚拟硬盘也需要格式化才能使用，所谓格式化就是在硬盘上建立文件系统。只有建立了文件系统，现有的成熟操作系统才能在其中存放数据。
可是，问题来了。虚拟硬盘毕竟是个文件，如何让 Linux 在一个文件上建立文件系统呢？这个问题我们要分成三步来解决。
第一步，把虚拟硬盘文件变成 Linux 下的回环设备，让 Linux 以为这是个设备。其实在 Linux 下文件可以是设备，设备可以是文件。下面我们用 losetup 命令，将 hd.img 变成 Linux 的回环设备，代码如下。
sudo losetup /dev/loop0 hd.img
第二步，将 losetup 命令用于设置回环设备。回环设备可以把文件虚拟成 Linux 块设备，用来模拟整个文件系统，让用户可以将其看作硬盘、光驱或软驱等设备，并且可用 mount 命令挂载当作目录来使用。
我们可以用 Linux 下的 mkfs.ext4 命令格式化这个 /dev/loop0 回环块设备，在里面建立 EXT4 文件系统。
sudo mkfs.ext4 -q /dev/loop0  
第三步，我们用 Linux 下的 mount 命令，将 hd.img 文件当作块设备，把它挂载到事先建立的 hdisk 目录下，并在其中建立一个 boot，这也是后面安装 GRUB 需要的。如果能建立成功，就说明前面的工作都正确完成了。
说到这里，也许你已经想到了我们要手工生成硬盘的原因。这是因为 mount 命令只能识别在纯二进制文件上建立的文件系统，如果使用虚拟机自己生成的硬盘文件，mount 就无法识别我们的文件系统了。
sudo mount -o loop ./hd.img ./hdisk/ ;挂载硬盘文件
sudo mkdir ./hdisk/boot/ ;建立boot目录
进行到这里，我们会发现 hdisk 目录下多了一个 boot 目录，这说明我们挂载成功了。
安装 GRUB正常安装系统的情况下，Linux 会把 GRUB 安装在我们的物理硬盘上，可是我们现在要把 GRUB 安装在我们的虚拟硬盘上，而且我们的操作系统还没有安装程序。所以，我们得利用一下手上 Linux（HOST OS），通过 GRUB 的安装程序，把 GRUB 安装到指定的设备上（虚拟硬盘）。
想要安装 GRUB 也不难，具体分为两步，如下所示。
第一步挂载虚拟硬盘文件为loop0回环设备
sudo losetup /dev/loop0 hd.img
sudo mount -o loop ./hd.img ./hdisk/ ;挂载硬盘文件
第二步安装GRUB
sudo grub-install --boot-directory=./hdisk/boot/ --force --allow-floppy /dev/loop0
；--boot-directory 指向先前我们在虚拟硬盘中建立的boot目录。
；--force --allow-floppy ：指向我们的虚拟硬盘设备文件/dev/loop0
可以看到，现在 /hdisk/boot/ 目录下多了一个 grub 目录，表示我们的 GRUB 安装成功。请注意，这里还要在 /hdisk/boot/grub/ 目录下建立一个 grub.cfg 文本文件，GRUB 正是通过这个文件内容，查找到我们的操作系统映像文件的。
我们需要在这个文件里写入如下内容。
menuentry 'HelloOS' {
insmod part_msdos
insmod ext2
set root='hd0,msdos1' #我们的硬盘只有一个分区所以是'hd0,msdos1'
multiboot2 /boot/HelloOS.eki #加载boot目录下的HelloOS.eki文件
boot #引导启动
}
set timeout_style=menu
if [ "${timeout}" = 0 ]; then
  set timeout=10 #等待10秒钟自动启动
fi
转换虚拟硬盘格式你可能会好奇，我们前面好不容易生产了 mount 命令能识别的虚拟硬盘，这里为什么又要转换虚拟硬盘的格式呢？
这是因为这个纯二进制格式只能被我们使用的 Linux 系统识别，但不能被虚拟机本身识别，但是我们最终目的却是让这个虚拟机加载这个虚拟硬盘，从而启动其中的由我们开发的操作系统。
好在虚拟机提供了专用的转换格式的工具，我们只要输入一行命令即可。
VBoxManage convertfromraw ./hd.img --format VDI ./hd.vdi
;convertfromraw 指向原始格式文件
；--format VDI  表示转换成虚拟需要的VDI格式
安装虚拟硬盘好了，到这里我们已经生成了 VDI 格式的虚拟硬盘，这正是我们虚拟机所需要的。然而虚拟硬盘必须要安装虚拟机才可以运行，也就是这个 hd.vdi 文件要和虚拟机软件联系起来。
因为我们之前在建立虚拟机时并没有配置硬盘相关的信息，所以这里需要我们进行手工配置。
配置虚拟硬盘分两步：第一步，配置硬盘控制器，我们使用 SATA 的硬盘，其控制器是 intelAHCI；第二步，挂载虚拟硬盘文件。
具体操作如下所示。
#第一步 SATA的硬盘其控制器是intelAHCI
VBoxManage storagectl HelloOS --name "SATA" --add sata --controller IntelAhci --portcount 1
#第二步
VBoxManage closemedium disk ./hd.vdi #删除虚拟硬盘UUID并重新分配
#将虚拟硬盘挂到虚拟机的硬盘控制器
VBoxManage storageattach HelloOS --storagectl "SATA" --port 1 --device 0 --type hdd --medium ./hd.vdi
因为 VirtualBox 虚拟机用 UUID 管理硬盘，所以每次挂载硬盘时，都需要删除虚拟硬盘的 UUID 并重新分配。
最成功的失败现在硬盘也安装好了，下面终于可以启动我们的虚拟电脑了，我们依然通过命令启动，在 Linux 终端中输入如下命令就可以了。
VBoxManage startvm HelloOS #启动虚拟机
输入以上命令就会出现以下界面，出现 GRUB 引导菜单。
虚拟机启动
直接按下回车键，就能选择我们的 HelloOS，GRUB 就会加载我们的 HelloOS，但是会出现如下错误。
虚拟机GRUB未找到文件
上面的错误显示，GRUB 没有找到 HelloOS.eki 文件，这是因为我们从来没有向虚拟硬盘中放入 HelloOS.eki 文件，所以才会失败。
但这是我们最成功的失败，因为我们配置好了虚拟机，手动建造了硬盘，并在其上安装了 GRUB，到这里我们运行测试环境已经准备好了。
其实你不必太过担心，等我们完成了二级引导器的时候，这个问题会迎刃而解。
重点回顾希望今天这节课给你带来成就感，虽然我们才走出了万里长征的第一步。为了这一步我们准备了很多。但是我们始终没忘记这一课程的目的，即我们要从 GRUB 老大哥手里接过权柄，控制计算机王国，为此，我们完成了后面这三个工作。
我们了解了内核映像格式，以便我们对编译产生的内核程序文件进行封装打包。
为了方便测试我们的操作系统，我们了解并安装了虚拟机。
手动建立了虚拟硬盘，对其格式化，在其中手动安装了 GRUB 引导器，并且启动了虚拟电脑。
虽然我们启动虚拟电脑失败了，但是对我们而言却是巨大的成功，因为它标志着我们测试运行内核的环境已经成功建立，下一课我们将继续实现二级引导器。
思考题请问，我们为什么要把虚拟硬盘格式化成 ext4 文件系统格式呢？
欢迎你在留言区跟我交流探讨，如果你身边有对写操作系统感兴趣的朋友，也欢迎把这节课分享给他，一起学习。
好，我是 LMOS，我们下节课见！

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精选留言(117)

第九天魔王
置顶
2021-05-31
已完成实验，有几个心得分享一下。 1，如果主机就是Linux比如Ubuntu，则完全按照东哥的教程做即可，即Linux主机安装虚拟机启动HelloOS。 2，如果主机是Windows，启动虚拟机运行Ubuntu，很多童鞋担心虚拟机Ubuntu里再运行虚拟机启动HelloOS，这样就会套娃。其实可以避免套娃的。在你的虚拟机，也就是Ubuntu环境下，完成hd.img的创建，文件系统的格式化，grub的安装后，生成最终的hd.img文件。然后把hd.img文件通过命令变成vdi文件即可。然后在你的WIN主机环境下，新建一个虚拟机，加载vdi即可。也就是说此时HelloOS和Ubuntu都是你WIN环境下并列的两个虚拟机，这样就可以避免套娃了。 3，如果虚拟机使用的不是VirtualBox，面是vmware，在生成hd.img后，可以使用starwindconverter工具（网上下载，WIN下运行），这个工具可以把img转换为各种格式，比如vmware的vmdk文件。然后vmware创建一个新的虚拟机，硬盘选择这个vmdk文件，就可以加载HelloOS了。 4，如果HelloOS加载成功，但是提示'hd0,msdos1'错误，则重新制作镜像，并且修改grub.cfg里的这行为'hd0,msdos1'为'hd0'即可。
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编辑回复: 6666。十分感谢你的分享，已置顶供后面同学参考。
共 14 条评论
124
neohope
置顶
2021-06-01
【更新】对于使用Windows、MacOS的同学，或不熟悉命令行的同学可以这样操作【不需要套娃，也不用做硬盘格式转换】： 1、先安装一个Linux虚拟机A，比如Ubuntu18或Ubuntu20 2、关闭虚拟机，在这个虚拟机上，用向导添加一个新硬盘hd.vdi 3、启动虚拟机A 4、创建新硬盘挂载目录 cd ~ mkdir hdisk 5、挂载新硬盘，创建ext4文件系统【当前应该只有两块硬盘，所以操作sdb，根据你实际情况调整】 sudo mkfs.ext4 /dev/sdb sudo mount /dev/sdb hdisk 6、创建boot目录 sudo mkdir hdisk/boot 7、安装grub到新硬盘 sudo grub-install --boot-directory=./hdisk/boot/ --force --allow-floppy /dev/sdb 8、拷贝HelloOS.eki到hdisk/boot目录 9、创建grub.cfg，用你喜欢的编辑器就好【其中root可以只写'hd0'】 sudo vi hdisk/boot/grub/grub.cfg 10、关闭虚拟机A 11、创建虚拟机B，选择类型“其他Linux”，硬盘不要新建，直接选择hd.vdi 12、开启虚拟机B，就可以看到Grub界面了以后要发布内容，就关闭虚拟机B，开启虚拟机A进行操作；要看效果，就关闭虚拟机A，开启虚拟机B；硬盘以后也不需要重复创建，只要保证A、B不同时开启就好了；
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作者回复: 谢谢你的分享，让更多的同学明白了如何建立环境
共 19 条评论
64
Vic
置顶
2021-06-05
终于试成功了，真开心，断断续续搞了快一个星期。因为我的主机是mac, 谢谢第九天魔王大、neohoped大和老王大的分享，免去套娃，少走很多弯路。 0.在主机Mac上安装 Virtual Box 6.1，开了2个虚拟机：虚拟机1: HelloOS 虚拟机2: Linux Ubuntu 20.04 (server) 1. 依照老师课程介绍安装虚拟机1: HelloOS 2. 新增虚拟机2: Linux Ubuntu 20.04 但建议网络可用bridge 桥接模式不用缺省的NAT，方便从虛擬機2傳檔案到mac 主機。例如我的虚拟机2的网络设定：连接方式：桥接网卡界面名称： en0: Wi-Fi (AirPort) 3. 启动虛擬機2 在家目錄执行以下命令建立虚拟磁碟 dd bs=512 if=/dev/zero of=hd.img count=204800 4. sudo losetup /dev/loop0 hd.img 会遇到losetup: hd.img: failing to set up loop device: Device or resource busy 可執行以下命令查看： sudo losetup 列出 /dev/loop0 到 /dev/loop5都被使用了, 挑一个没人用的例如： /dev/loop6 sudo losetup /dev/loop6 hd.img 5. 进行格式化：请依照实际使用的loop设备号码更改，我这里用的是/dev/loop6 sudo mkfs.ext4 -q /dev/loop6 6. 建立hdisk目录 mkdir hdisk 挂载硬盘文件 sudo mount -o loop ./hd.img ./hdisk/ 建立boot目录 sudo mkdir ./hdisk/boot/ 7. 安装grub 请依照实际使用的loop设备号码更改，我这里用的是/dev/loop6 sudo grub-install --boot-directory=./hdisk/boot/ --force --allow-floppy /dev/loop6 8. 创建grub.cfg 安装好grub，应该可看到 ./hdisk/boot/ 下多了一个grub目录， cd 进去 ./hdisk/boot/grub/ 里面没有grub.cfg，要自行创建，文件内容请参考老师课程 9. 回到mac上将虚拟机2上刚做好的hd.img 透过scp 传回我的mac，例如： scp [[email protected]](mailto:[email protected]):hd.img . (hd.img是放在虚拟机2的家目录，最后有个小点，表示将档案拷到现在这个目录) 10. 转换虚拟机1要用的硬盘格式为VDI 在mac上执行 VBoxManage convertfromraw ./hd.img --format VDI ./hd.vdi 此时应可看到除了原来的hd.img，多了一个hd.vdi的档案 (约13MB) 11. 在mac的/Users/vic/VirtualBox VMs目录执行以下命令： VBoxManage storagectl HelloOS --name "SATA" --add sata --controller IntelAhci --portcount 1 VBoxManage closemedium disk ./hd.vdi VBoxManage storageattach HelloOS --storagectl "SATA" --port 1 --device 0 --type hdd --medium ./hd.vdi 12. 在mac 上执行 VBoxManage startvm HelloOS 13. 如果看到虚拟机1 的GRUB 菜单画面出现 *HelloOS 按下回车键看到 error: file '/boot/HelloOS.eki' not found. error: you need to load the kernel first. 就大功告成谢谢老师的精彩课程
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作者回复: 你好，你的经验可以多多分享
共 19 条评论
52
Jayying
置顶
2021-07-31
终于显示出来了。记录一下我遇到的几个问题： 1. grub-install时遇到EFI的问题，添加参数 --target i386-pc 2. 挂载/dev/loop0时可能遇到device busy，换一个就行了，比如loop8 3. 进入了grub，但是没有看到HelloOS；这个是我自己头铁，把老师第二行命令删掉了，因为每次执行这条命令都会报错，按老师的命令写就可以了： VBoxManage closemedium disk ./hd.vdi #删除虚拟硬盘UUID并重新分配 4. 看到HelloOS，但是进入显示找不到hd0,msdos1什么的。在我第三步坑那里，我ls看到的是hd0，所以把hd0,msdos1改成hd0就可以了
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作者回复: 老铁 666啊
共 5 条评论
15
Vic
置顶
2021-06-05
超过2000字，补发后记：卡了很久，可以看到GRUB，但看不到*HelloOS 2个疑点： (1)在虚拟机2里/dev/loop0被占用，改用/dev/loop6，是不是还有哪里要改，没改对 (2)在grub-install时遇到 ext2 不support embedding的警告 grub-install: warning: File system `ext2' doesn't support embedding. grub-install: warning: Embedding is not possible. GRUB can only be installed in this setup by using blocklists. However, blocklists are UNRELIABLE and their use is discouraged.. Installation finished. No error reported. 但在物理机18.04也遇到，但不影响，只是个警告(warning)，不碍事。才发现自己grub.cfg放错位置，放在hdisk/boot/，而不是放在hdisk/boot/grub里谢谢老师的精彩教程
展开
作者回复: 你好，这个警告可以忽略
共 4 条评论
12
青玉白露
置顶
2021-07-15
参考neohope的方法，其实在Mac和Windows环境下利用VirtualBox可以很方便的进行测试，只需要建立两个虚拟机，一个ubuntu一个是我们的COSMOS，自己在Mac上进行了测试，具体的细节可以参考博客： https://blog.csdn.net/ll15982534415/article/details/118771286
作者回复: 哈哈阔以
8
springXu
置顶
2021-05-31
这节课是环境搭建的操作步骤，还没开始真正的动手写代码的要求。这些操作首先生成内核文件kernel.img文件，这个文件应该是启动的文件。猜测把这个改成HelloOS.eki文件放到grub配置的目录下，不会出现not found的提示。至于显示什么操作就知道了。二级引导器应该是initldrimh.bin文件的内容。这部分内容估计是下节课要讲节的内容吧。三个文件，一个汇编文件用于生成grub格式的头文件，两个.c的文件。周三继续听下文播讲。为什么用ext4是为了grub读取的支持？又或者cosmos系统支持ext4的文件系统？
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作者回复: 用文件系统是为了linux可以像其中写入文件（我们的内核）
共 3 条评论
8
Fx
置顶
2021-08-26
## Ubuntu18.04最全排坑指南 1. virtualbox安装问题无法定位资源包，直接'sudo apt-get install virtualbox', 不要指定版本，安装后版本为5.2.42，目前不影响实验 2. loop资源占用问题，参考前面的评论 3. grub安装时efi方式启动出现问题，指定 '--target i386-pc'出现找不到该文件，若能在系统文件中找到该文件则指定路径查找即可 ``` cd /tmp # 进入efi所在的文件夹，名字可能会不一样，按照报错查找不到的路径为准 sudo apt-get download grub-pc-bin dpkg-deb -R grub-pc-bin_2.02~beta2-36ubuntu3.16_amd64.deb grub/ sudo mv grub/usr/lib/grub/i386-pc/ /usr/lib/grub/ ``` 4. 在执行步骤时我一开始是直接忽略了3，继续往下也不会出现报错，但最后启动虚拟机时出现'FATAL:No bootable medium ....'，查看评论需要重新创建虚拟硬盘，于是直接在文件系统删除新建立的能看到的文件，并重启计算机，就能从头开始，否则会出现某些文件已存在的报错但不知道如何删除。最终解决了坑三成功完成实验。
展开
作者回复: 666666
6
Shinymimiq
置顶
2021-06-11
我来优化一下Mac小伙伴的开发流程，直接能用Mac编译，并修改我们Cosmos的硬盘镜像文件了，基本可以不需要启动Ubuntu虚拟机了。首先得按评论区里Veek或者Neohoped大佬的教程得到一个hd.vdi之类的镜像文件然后使用 Virtual Box 提供的 VBoxManage clonehd 命令，把它转成 raw image VBoxManage clonehd ~/VirtualBox\ VMs/MyUbuntu/hd.vdi image.img --format raw 这时候在 Virtual Box 的 Virtual Media Manager 里是会多一个image.img的硬盘然后我们只要把Cosmos虚拟机的启动硬盘改成这个image.img就行了我们修改完OS代码之后，可以把 image.img 加载到 MacOS 系统中最简单的方式是这样 open image.img 这时候系统的 /Volumes 目录下会多出一个 Untitled 1 文件夹（如果你没有其他 Untitled 镜像加载的话）之后就可以把相关文件比如 Cosmos.eki 拷贝到 /Volumes/Untitled\ 1/boot 下完成修改之后，接着使用 umount /Volumes/Untitled\ 1 来取消镜像文件的加载这时候再启动我们的Cosmos虚拟机就是直接跑更新后的文件了。至于编译源代码的话，我们可以使用Docker来帮助我们生成一个基于Linux x64的工具链，这样就能直接编译，并且能直接使用课程中提供的 lmoskrlimg，（原来因为文件格式的问题在Mac下无法直接使用这个工具）首先安装好Docker Desktop 随便新建一个目录 mkdir cosmos_build_env 在里面创建一个Dockerfile, 我在这里直接把内容echo到新文件里面 echo "FROM dockcross/linux-x64 ENV DEFAULT_DOCKCROSS_IMAGE cosmos_build RUN apt-get install -y nasm" > cosmos_build_env/Dockerfile 接下来创建 Docker image docker build cosmos_build_env -t cosmos_build 创建完之后使用 docker run cosmos_build > cosmos_build chmod +x cosmos_build 然后得到的这个cosmos_build就可以用来编译我们的cosmos 例如 ./cosmos_build make release
展开
作者回复: 你好，这个厉害了
共 4 条评论
6
Chaos
置顶
2022-04-15
没想到这一个步骤花费了好几天，现在成功在mac m1的CPU环境下通过QEMU跑起来了hello world。相关细节可以查看我的仓库https://github.com/Rlyown/ToyOS。这里简要说明一下：成功的关键是借助了Docker和QEMU。Docker可以通过创建x86的Linux容器来完成ext4磁盘的分区、格式化以及安装grub。而QEMU则是用来启动内核的虚拟机。以下步骤均在x86的容器中完成： 1. 通过命令创建磁盘镜像，本人选择之创建32M的镜像 dd if=/dev/zero of=$DISK bs=512 count=$((32 * 1024 * 1024 / 512)) 2. 对磁盘进行分区，这里只做了一个分区。分区的目的是避免后续执行grub-install安装时报错。 parted -s $DISK mklabel msdos parted -s $DISK mkpart primary 2048s 100% parted -s $DISK set 1 boot on 3. 查找一个空闲的回环设备映射到镜像文件，假设是/dev/loop0 losetup --find --show --partscan ${DISK} 4. 如果像我一样是arm架构借助了x86容器，那么这个步骤很关键。因为容器出于某种原因，映射了带分区的镜像文件后，找不到类似/dev/loop0p1的分区设备。这一步就是手动创建这个分区设备。 PARTITIONS=$(lsblk --raw --output "MAJ:MIN" --noheadings ${LOOPDEV} | tail -n +2) COUNTER=1 for i in $PARTITIONS; do MAJ=$(echo $i | cut -d: -f1) MIN=$(echo $i | cut -d: -f2) if [ ! -e "${LOOPDEV}p${COUNTER}" ]; then mknod ${LOOPDEV}p${COUNTER} b $MAJ $MIN; fi COUNTER=$((COUNTER + 1)) done 5. 格式化分区。 mkfs.ext4 -q /dev/loop0p1 6. 后面就可以挂载这个分区，然后安装grub。这里注意挂载时使用的设备是分区/dev/loop0p1，而进行grub-install时使用的设备是镜像/dev/loop0。 mkdir ISO mount /dev/loop0p1 ISO mkdir -p ISO/boot/grub grub-install --boot-directory=ISO/boot --force --allow-floppy --target=i386-pc /dev/loop0 cp grub.cfg ISO/boot/grub 7. 取消挂载和映射，并删除手动创建的分区设备。 umount ISO lostup -d /dev/loop0 rm -f /dev/loop0p1 8. 通过qemu模拟x86虚拟机 qemu-system-i386 -m 1024 -drive format=raw,file=disk.img
展开
作者回复: 太强了
共 2 条评论
3
黎标松
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2021-07-22
第一次留言：我的宿主机是windows 10系统，用系统自带的Hyper-V虚拟机跑ubuntu，为了和老师一致，我又下了vitural Box，按照老师的步骤键虚拟机，这样避免套娃（我试过在虚拟机中跑虚拟机，真的很慢）；生成虚拟硬盘的过程和老师一样；第一个坑是第一步，设置回环设备：sudo losetup /dev/loop0 hd.img 这里可以用命令 ls /dev/loop* 查看，看看哪个没有被占用（loop0-11一个一个试也行），以实际为准；第二个将hd.img文件生成DVI文件后，（不用在虚拟机中配置虚拟硬盘）把ubuntu虚拟机中的DVI文件共享到windows系统里面（可以参考这篇文章：https://blog.csdn.net/qq_27607539/article/details/75007717），在windows系统下拿到我们生成的hd.dvi文件后，使用vitualBox 虚拟机加载我们的虚拟硬盘（参考这篇文章：https://blog.csdn.net/love__coder/article/details/8270856），这样就可以启动我们的helloOS系统了；第三个坑就是提示'hd0,msdos1'错误，需要重新制作镜像，并且修改grub.cfg里的这行为'hd0,msdos1'为'hd0'（参考评论第一条第九天魔王大佬）；这些坑都排完后应该就可以达到老师的效果了
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编辑回复: 感谢老铁的留言，不但可以整理自己的想法，还能帮到其他同学，赞。后面继续加油呀！
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老王
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2021-06-01
在整个操作中安装GRUB这一步： sudo grub-install --boot-directory=./hdisk/boot/ --force --allow-floppy /dev/loop0 在ubutnu16.04下会报告一下问题 Installing for i386-pc platform. grub-install: warning: File system `ext2' doesn't support embedding. grub-install：错误：无法嵌入，但在跨盘安装时是必须的. 我尝试修复也不成功，后面换ubutnu18.04，一次成功但是如果创建回环设备这一步 sudo losetup /dev/loop0 hd.img 出现"losetup: hd.img：设置回环设备失败: 设备或资源忙" 那么就使用 ls /dev/loop* 查看下 brw-rw---- 1 root disk 7, 0 6月 1 12:13 /dev/loop0 brw-rw---- 1 root disk 7, 1 6月 1 12:13 /dev/loop1 brw-rw---- 1 root disk 7, 2 6月 1 12:13 /dev/loop2 brw-rw---- 1 root disk 7, 3 6月 1 12:13 /dev/loop3 brw-rw---- 1 root disk 7, 4 6月 1 12:13 /dev/loop4 brw-rw---- 1 root disk 7, 5 6月 1 12:13 /dev/loop5 brw-rw---- 1 root disk 7, 6 6月 1 12:13 /dev/loop6 brw-rw---- 1 root disk 7, 7 6月 1 12:13 /dev/loop7 brw-rw---- 1 root disk 7, 8 6月 1 12:13 /dev/loop8 crw-rw---- 1 root disk 10, 237 6月 1 12:13 /dev/loop-control 那么说明/dev/loop9是空的,可以使用 sudo losetup /dev/loop9 hd.img可以创建成功其他操作为了防止不套娃可以参"第几天魔王"的操作
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作者回复: 是的
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hdhwjjs
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2021-11-08
看到这一课的内容有需要上机实操的就非常喜欢，终于啃了那么多天的理论课，迎来了实操课。我的实操环境是：WIN10 + VBox+ Ubuntu 20.04 一开始我搞错了，跟着课程内容，去ubuntu里安装vBox，这等于是把自己引入了套娃的险境。如果你也是和我同样的运行环境，那可以参考下文绕过这个坑。正确的操作应该是在我们的VBox里建立这个与我们的Ubuntu并列的HelloOS虚拟系统，具体如何建立，跟着课程里的内容来完成即可。这里我要分享一下我踩这些坑的捷径，听完课先扒拉课后大神们的留言，老师已把精华踩坑攻略帮我们置顶了，基本上前三篇留言里能找到大部分你即将遇到的坑。然后，我遇到第二个坑，是loop0 这个我也是去课后留言区扒拉，带着问题，明确目标去找，很快就查到，可以用 sudo losetup这条指令找出你系统里哪些loop已被占用，然后你使用没有被占用的loop即可范围是0到11 。第三个坑，是我生成了hd.vdi文件后，继续跟着课程操作，系统老不让我过，我去查大神留言，发现我这是陷在跟套娃死磕的骚操作，像我这里的运行环境下，正确的操作应该是：生成完hd.vdi文件，就把它保存到windows里，然后打开vbox，在我们一开始建立的HelloOS虚拟系统里，加载这个hd.vdi虚拟硬盘，然后就在VBox里启动这个HelloOS操作系统。启动之后，又遇到了一个坑，提示 hd0，msdos1错误，发现错误后，再次扒拉课后大神的留言，找到解决方法：修改grub.cfg文件，把里面的hd0,msdos1 改为hd0 即可，按照攻略，改完后，生成的hd.vfi放进HelloOS系统，启动果然就完成了今天这课的操作要求。（记得报错后，最好能重启一下虚拟机里的操作系统，否则可能遇到你已经更新了正确的hd.vdi，但系统提示你挂载的hd.vdi硬盘有问题不让你通过！）课后老师留的思考题，为什么我们要把虚拟盘格式化成ext4格式，我的印象中，文件格式系统在dos时代是FAT文件格式，后来有了FAT32，再后来硬盘越来越大，包括不同的操作系统，从windows、linux到MacOS，各个系统有各自的文件格式系统。我的理解是，磁盘格式是为了即将安装的操作系统准备的，也就是我们即将做的这个操作系统是采用ext4文件格式，不能用其他的比如FAT32或exFAT等。
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作者回复: 因为在linux上向虚拟硬盘上写入文件所以要用ext4
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安之若素
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2021-11-04
使用服务器的小伙伴，可以参考如下链接，使用vnc方式，访问图形化ubuntu界面 https://www.voidking.com/dev-linux-virtualbox/ https://support.huaweicloud.com/bestpractice-ecs/zh-cn_topic_0168615364.html https://askubuntu.com/questions/800302/vncserver-grey-screen-ubuntu-16-04-lts
作者回复: 可以可以
山不厌高，海不厌深
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2021-10-26
# arch linux安装virtualbox 我使用的是manjaro系统，本来linux玩的就不是很熟，直接上arch我人都麻了，不过最后还是跑成功了，这里贴一下我遇到的坑。 1、arch需要先更新一下系统（很重要） ``` yay -Syy ``` 2、然后直接安装virtualbox ``` yay -S virtualbox ``` 3、然后很关键（我这里只装完这些，是用不了的，需要先安装一下与内核有关的东西）：查看一下你的内核版本`uname -r`，比如我是`5.10.70-1-MANJARO`，还需要装一下内核与virtualbox有关的一些包（注意安装的版本要和你的内核相同）这里我就装了`linux510-virtualbox-host-modules`与`linux510-virtualbox-host-modules`（在manjaro自带的软件商店内）安装完成根据提示`reboot` 4、然后根据archwiki，我们还需要加载virtualBox内核模块如果你上一步没有安装相关内核包的话，这里会报错说xxx module找不到之类的错误，我也是在这里卡了好久 ``` sudo modprobe vboxdrv ``` 5、完成然后就是跟着老师的步骤走了，arch成功跑起来HelloOS！
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作者回复: 66666啊
Pure
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2021-07-21
我在设置回关设备这儿稍微卡了一下，跟大家说一下，就是我输完sudo losetup /dev/loop0 hd.img以后系统提示我说：使用设备失败，没有那个设备。把我搞蒙了，我去网上搜了一下，其实我们要先用命令找一个没有被用过的回环设备名也就是这里的loop0，我们可以用命令sudo losetup /dev/loopn来试哪个回环设备是没有被用过（这里的n其实就是你需要试的数字，0不行就1，1不行就2，一直试，我的是12）直到你试到人家说：使用设备失败，没有那个设备，这时候你的loopn就是你需要的回环设备名，然后再sudo losetup /dev/loopn hd.img就可以啦
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作者回复: 对的，也可以使用sudo losetup -l 查看一下所有的loop设备的状态
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pedro
2021-05-31
一大早起来第一件事就是看专栏！今天专栏实操性是很强的，容易上手，产生成就感。我昨天就clone代码跑起来了，对于virtualbox大家如果觉得命令行难用，可以直接打开界面点击按钮新建虚拟机，对于追求geek的人，命令行还是得来一次。思考题：通过dd产生的文件为什么要格式化为文件系统呢，文中已经提到了，我们需要向虚拟硬盘中挂载boot目录和grub，而这种mount操作是建立在文件系统的基础上的，而块设备是不支持的。
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作者回复: 铁子回答的相当正确
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lunar
2021-06-02
很开心，我已经成功的跟不上了
编辑回复: 慢慢来，别灰心。
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Fan
2021-06-07
losetup -f 会返回第一个未使用的环回设备，比如我这里返回的就是/dev/loop0 losetup -a 会返回当前已经使用的所有环回设备；
作者回复: 6666，谢谢分享
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wtafting
2021-08-14
记录一下自己的实现过程：https://blog.nowcoder.net/n/34c8fe00da124439a940dff41864fecf
作者回复: 66666
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