《orange's:一个操作系统的实现》学习过程中问题的解决(持续更新)

本文介绍了如何解决在64位Ubuntu环境下编译32位内核代码时遇到的兼容性问题,包括调整编译器参数以确保输出正确的二进制格式,并解决了未定义引用错误。

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开发平台:Ubuntu 16.04.1 64位

1. 第五章代码chapter5/f中代码的编译与链接的问题(书P239)

  • 此时如果按照书上的编译与链接过程:
nasm -f elf -o kernel.o kernel.asm
nasm -f elf -o string.o string.asm
nasm -f elf -o kliba.o kliba.asm
gcc -c -fno-builtin -o start.o start.c
ld -s -Ttext 0x30400 -o kernel.bin kernel.o \ 
string.o start.o kliba.o

来编译与链接代码的话,在链接目标文件时会报错:

 ld -s -Ttext 0x30400 -o kernel.bin kernel.o \
> string.o  start.o kliba.o
ld: i386 architecture of input file `kernel.o' is incompatible with i386:x86-64 output
ld: i386 architecture of input file `string.o' is incompatible with i386:x86-64 output
ld: i386 architecture of input file `kliba.o' is incompatible with i386:x86-64 output

因为我的开发平台为64位Ubuntu,而本书是以32位汇编进行内核开发,所以上面32位的汇编程序编译后得到的目标文件不能与64位的Ubuntu默认的64位二进制输出兼容,于是在链接命令中添加参数:-m elf_i386,即

ld -m elf_i386 -s -Ttext 0x30400 -o kernel.bin kernel.o string.o  start.o kliba.o

使链接得到的二进制文件为32位。该命令执行结果是:

ld: i386:x86-64 architecture of input file `start.o' is incompatible with i386 output

说明在指定ld链接命令得到的二进制文件为32位后,64位Ubuntu的gcc默认情况下编译start.c得到的64位start.o,无法与32位的二进制文件输出格式兼容,所以此时对gcc命令进行以下修改:

gcc -m32 -c -fno-builtin -o start.o start.c

使得start.c文件编译得到的目标文件为32位。最后运行链接命令,成功得到kernel.bin文件。

2. gcc编译时出现undefined reference to `__stack_chk_fail’错误

  • 在Makefile文件中的CFLAGS后面加上-fno-stack-protector,保存后make clean,清除之前的目标文件,再次运行make Makefile即可。
对x86架构的处理器,业界一向是褒贬不一。但是毫无疑问的是,x86架构的处理器是迄今为止在市场上最成功的处理器。它既催生了Intel、微软这样的业界巨头,也改变了普通人们的生活。到今天,虽然有arm的异军突起,但是大部分程序员所编写的程序依然在运行在x86架构上。 虽然很多上层的程序员绕过了对CPU架构本身的理解,而直接使用高级语言进行编程,但是对CPU本身的熟悉,其实依然是所有想被称为优秀的程序员所难以绕过的一道坎。对CPU的不熟悉,实际上限制了程序员的思维方式、对程序的理解和实际解决问题的能力。 对于普通的芯片,阅读几页的说明书就可以大致理解如何让它工作。CPU是比较复杂的一种,对于比较简单的CPU架构,阅读几十页的文档也能大致熟悉。然而 x86架构的CPU的说明可不是这么简单,其手册估计有一共有四、五千页之巨。不要说理解透彻,就是从头到尾翻一遍也不是一件简单的事情。并非Intel 有意将它做得复杂,这里有历史的原因。因为这个架构的应用实在太广了,全世界有无数的软件都在它的基础之上工作。为此它自身的升级也就变得举步维艰。每次升级都不得不要兼容之前的特性。这也就导致了新旧指令层层堆积,种种特性互相兼顾,最终变成如今的一团乱麻了。 对于入门级的选手,读完那些手册可不是一件容易的事情。但是于渊的这本《orange's:一个操作系统实现》却是一条难得的终南捷径。因为要理解如何让一个芯片正常工作,最简单的办法就是从头开始去写程序让它运行起来,然后操作它做自己想做的事情。如果是平时的编程,这些下层的工作都已经有操作系统帮你做了,对理解x86架构的帮助就大为有限。如果去读那几千页的文档,不但读起来很痛苦,中间又没有多少可以实际操作的工作来帮助你温故而知新,这其中的枯燥乏味,绝对不是一般人可以忍受的了。而且更重要的手册中虽然包含了x86所有的特性,然而其中有些特性是现代操作系统根本就没有用到的。努力的去理解的话,又是吃力不讨好了。如果每个读者都可以随着这本书的介绍,去逐步的实现一个操作系统,不但这中间其乐无穷,而且实现到最后,对x86架构的理解也就不在话下。
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