模拟Linus Torvalds：从头开始创建自己的操作系统（I）

首先，评论这是我的第一篇文章，希望大家都喜欢。

在本系列中，我们将模拟 Linus Torvalds的，我们将从0创建操作系统。在第一集中，我们将看到启动并将内核中的文本显示在屏幕上。

就我而言，操作系统称为 下一个旅行。 一旦考虑操作系统，我们必须做出的第一个决定是引导加载程序将是什么？

这里有多种变体，我们甚至可以自己创建一个。 但是在本教程中，我将使用 GRUB，因为大多数人或多或少地了解他。 我们创建一个文件夹，该文件夹将成为操作系统的根目录，并在其中创建/ boot / grub文件夹

mkdir nextroot && cd nextroot

mkdir -p boot/grub

在这里，我们创建grub.cfg文件，如下所示：

menuentry "NextDivel" {
echo "Booting NextDivel"
multiboot /next/START.ELF
boot
}


在此文件中，我们看到了 GRUB 在这种情况下，将在/next/START.ELF中加载我们的内核。 现在我们必须创建内核。

为此，我们将需要 GCC y 天然气 （项目的汇编程序 GNU，通常随gcc一起提供）。 因此，我们将创建内核。

我们首先创建一个名为kernel.asm的文件。 该文件将包含内核的起点，还将定义多重引导（某些引导加载程序的功能，例如 GRUB）。 kernel.asm的内容将是：

.text
.globl start
start:
jmp multiboot_entry
.align 4
multiboot_header:
.long 0x1BADB002
.long 0x00000003
.long -(0x1BADB002+0x00000003)
multiboot_entry:
movl $(stack + 0x4000), %esp
call NextKernel_Main
loop: hlt
jmp loop
.section ".bss"
.comm stack,0x4000

与multiboot相关的所有内容都只是遵循规范。 一切都将从开始开始，它将调用multiboot_entry，我们将在前4k中定义multiboot标头，然后将其放入（使用movl）。

稍后我们调用NextKernel_Main，这是我们的内核C函数。 在循环中，我们暂停以停止计算机。 编译为：

as -o kernel.o -c kernel.asm

现在，我们将开始使用C语言进行编程。您会认为，现在一切都变得轻而易举， 的printf en 主 就是这样，我们已经做到了。

好吧，因为 的printf y 主 它们是操作系统定义的功能，但是我们正在创建它们！ 我们只能使用自己定义的功能。

在后面的章节中，我将不时讨论如何放置我们自己的C库（glibc，bionic，newlibc）。 我们已经讨论过要在屏幕上放置文本，我们将看看如何做。

有两种选择，一种是调用 BIOS 另一个是直接管理屏幕内存。 我们将执行后者，因为从C可以更清楚地看到它，并且当我们进入保护模式时，它也将允许我们执行此操作。

我们创建一个名为NextKernel_Main.c的文件，其内容如下：

int NextKernel_Main()
{
char *str = "NextDivel says Hello World", *ch;
unsigned short *vidmem = (unsigned short*) 0xb8000;
unsigned i;
for (ch = str, i = 0; *ch; ch++, i++)
vidmem[i] = (unsigned char) *ch | 0x0700;
return 0;
}

这样我们就可以直接操纵记忆 VGA 并逐个字符地编写。 我们通过禁用stdlib进行编译：
gcc -o NextKernel_Main.o -c NextKernel_Main.c -nostdlib -fPIC -ffreestanding

如果您已经做到了这一点，那么现在就想尝试使用全新的操作系统，但是我们还没有完成。 我们需要一个小文件来告诉编译器文件中每个部分的位置。 这是通过链接描述文件完成的。 我们创建link.ld：

ENTRY(start)
SECTIONS
{
. = 0x00100000;
.multiboot_header :
{
*(.multiboot_header)
}
.text :
{
code = .; _code = .; __code = .;
*(.text)
. = ALIGN(4096);
}
.data :
{
data = .; _data = .; __data = .;
*(.data)
*(.rodata)
. = ALIGN(4096);
}
.bss :
{
bss = .; _bss = .; __bss = .;
*(.bss)
. = ALIGN(4096);
}
end = .; _end = .; __end = .;
}


这样，我们定义了每个部分的位置以及我们在kernel.asm中定义的入口点start。 现在我们可以将所有这些混合在一起：

gcc -o START.ELF kernel.o NextKernel_Main.o -Tlink.ld -nostdlib -fPIC -ffreestanding -lgcc

现在，我们将START.ELF复制到模拟操作系统根目录的文件夹中的/ next。 我们使用控制台转到新操作系统的根文件夹，并验证是否存在两个文件：一个/boot/grub/grub.cfg和另一个/next/START.ELF。

我们转到上层目录，并使用GRUB调用一个ISO创建实用程序，称为 格鲁夫·麦克里斯库

grub-mkrescue -o nextdivel.iso nextroot

完成此操作后，我们将有一个 ISO。 可以在计算机上打开此ISO x86 （也是64位）和虚拟机。 为了测试它，我将使用 QEMU。 我们称之为 QEMU 从命令行：

qemu-system-i386 nextdivel.iso

将开始 海洋BIOS 后来我们将有 GRUB。 稍后，如果一切正确，我们将看到我们的短语。
我会回答，您会认为这很困难，是的。

真正创建一个操作系统很困难，这里的操作系统没有任何用处。 在以后的章节中，我们将看到如何处理屏幕上的颜色，保留内存以及如果可以的话如何从键盘获取数据。

如果有人不想在这里复制所有内容，我在这里有一个存储库 GitHub上 （更详细）与操作系统 下一个旅行。 如果要编译 下一个旅行 您只需要拥有git和cmake：

git clone https://github.com/AdrianArroyoCalle/next-divel
cd next-divel
mkdir build && cd build
cmake ..
make
make DESTDIR=next install
chmod +x iso.sh
./iso.sh
qemu-system-i386 nextdivel.iso


如果您有时间和愿望来创建操作系统，我鼓励您在NextDivel上进行协作。 也许甚至优于Linux……时间会证明一切。