Linux 0.11 源码

1. 结构

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linux-0.11-master/
├── Makefile            # 项目构建核心文件（编译、链接等规则）
├── .gitignore          # Git 忽略规则配置文件
├── cscope.files        # Cscope 代码索引工具的文件列表
├── README.md           # 项目说明文档
├── fs/                 # 文件系统模块（文件读写、目录管理、各类文件系统实现等）
├── include/            # 全局头文件目录（内核通用宏、结构体、函数声明等）
├── lib/                # 内核通用库函数（字符串、内存操作等）
├── mm/                 # 内存管理模块（物理/虚拟内存分配、页表管理等）
├── init/               # 内核初始化模块（启动流程、进程1创建等）
├── boot/               # 引导加载相关（bootsect.s、setup.s 等启动汇编代码）
└── tools/              # 辅助工具（如编译/调试脚本、磁盘镜像生成工具等）

2. 源码解读

2.1 Start

电脑主板上提前写死的固件程序 BIOS 会将硬盘中启动区的 512 字节的数据，原封不动复制到内存中的 0x7c00 这个位置，并且在哪里开始执行。
故我们需要做的，就是将内核代码编译出来，放到硬盘的启动区，即0盘0道1扇区，然后 BIOS 会将内核代码加载到内存中，并跳转到内核代码的入口处开始执行。

linux 0.11 的入口程序在boot/bootsect.s中，该程序的作用是初始化硬件设备，设置中断向量，加载 setup 模块到内存中，并跳转到 setup 模块执行。
我对其代码做详细解释, 注释进行中文转换

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! SYS_SIZE 是需要加载的内核大小（单位：clicks/点击，1个click=16字节）。
! 0x3000 换算成字节是 0x30000 = 192KB（注释原写196KB为近似值），对于早期
! Linux 版本来说完全足够
SYSSIZE = 0x3000

! bootsect.s		(C) 1991 Linus Torvalds
!
! bootsect.s 会被BIOS的启动程序加载到内存地址 0x7c00 处，然后将自身
! 移动到 0x90000 地址（腾出原位置空间），并跳转到新地址继续执行。
!
! 随后它会通过BIOS中断，将setup程序加载到自身后方（0x90200），将内核系统
! 加载到 0x10000 地址处。
!
! 注意！当前内核最大长度限制为 8*65536 字节=512KB。这在未来也应该足够用，
! 我希望保持代码简洁。512KB的内核空间完全够用，尤其是它不像minix系统那样
! 包含缓冲区缓存（缓冲区缓存后续会单独实现）。
!
! 这段加载程序被设计得尽可能简单，若持续出现读盘错误会进入死循环。
! 需手动重启机器。程序会尽可能一次读取整个扇区数据，因此加载速度较快。

! 声明全局符号（供链接器使用，标记各段的起始/结束位置）
.globl begtext, begdata, begbss, endtext, enddata, endbss
.text
begtext:  # 代码段起始
.data
begdata:  # 数据段起始
.bss
begbss:   # 未初始化数据段起始
.text     # 回到代码段

SETUPLEN = 4				! setup程序占用的扇区数（4个扇区=2048字节）
BOOTSEG  = 0x07c0			! bootsect的初始加载段地址（换算成绝对地址：0x07c0<<4=0x7c00）
INITSEG  = 0x9000			! bootsect搬迁后的目标段地址（0x9000<<4=0x90000，避开后续加载区域）
SETUPSEG = 0x9020			! setup程序的加载段地址（0x9020<<4=0x90200，紧跟在搬迁后的bootsect后）
SYSSEG   = 0x1000			! 内核系统加载的起始段地址（0x1000<<4=0x10000，即64KB位置）
ENDSEG   = SYSSEG + SYSSIZE		! 内核加载的结束段地址（加载到此处即停止）

! ROOT_DEV：根文件系统设备号规则
!		0x000 - 与启动软盘同类型的软盘设备
!		0x301 - 第一块硬盘的第一个分区，以此类推
ROOT_DEV = 0x306  # 0x306=主设备号0x03（硬盘）+次设备号0x06（第二块硬盘的第6个分区）

entry _start ! entry 标记程序的入口点，_start 是内核的入口函数

_start:
	mov ax,#BOOTSEG  ! 将BOOTSEG赋值给ax寄存器 (本条指令时立即寻址指令)
	mov ds,ax        ! 将ax的值赋值给ds寄存器，此时ds寄存器指向BOOTSEG (ds寄存器即为数据段寄存器，指向数据段起始地址，换句话说，就是对于数据的基址寄存器)
	mov ax,#INITSEG  ! 将INITSEG赋值给ax寄存器，INITSEG是bootsect将要被移动到的目标地址
	mov es,ax        ! 将ax的值赋值给es寄存器，此时es寄存器指向INITSEG (es寄存器即为扩展段寄存器，指向扩展段起始地址，换句话说，就是对于扩展数据的基址寄存器)
	mov	cx,#256      ! 将256赋值给cx寄存器，cx寄存器用于循环计数
	sub	si,si        ! 将si寄存器清零，si寄存器用于源地址指针
	sub	di,di        ! 将di寄存器清零，di寄存器用于目标地址指针
	rep              ! 重复执行以下指令，cx为计数器，每次执行后cx减1，直到cx为0
    movw             ! 将ds:si指向的数据段地址复制到es:di指向的扩展段地址，重复cx次，这里di和si会自动增加
    jmpi	go,INITSEG  ! 跳转到INITSEG:go，即跳转到INITSEG段中的go标签处，此时es寄存器指向INITSEG，即跳转到INITSEG:go处执行
go:	mov	ax,cs        ! 将cs寄存器的值赋值给ax寄存器，cs寄存器即为代码段寄存器，指向代码段起始地址(注意这里cs的值为0x9000)
	mov	ds,ax        ! 将ax的值赋值给ds寄存器，此时ds寄存器指向cs，即指向代码段起始地址
	mov	es,ax        ! 将ax的值赋值给es寄存器，此时es寄存器指向cs，即指向代码段起始地址
! 把栈指针sp设置为#0xFF00
	mov	ss,ax        ! 将ax的值赋值给ss寄存器，此时ss寄存器指向cs，即指向代码段起始地址
	mov	sp,#0xFF00		! arbitrary value >>512