Linux-0.11操作系统源码调试

学习操作系统有比较好的两种方式，第一种是跟着别人写一个操作系统出来，《操作系统真相还原》、《Orange's:一个操作系统的实现》等书就是教学这个的；另一种方式就是调试操作系统源码，相比第一种方式，调试源码可以更能感受真实操作系统的实现机制。

Linux-0.11 是 Linux 最早期的代码，它包含现代操作系统的所有雏形，代码体量也不大，非常适合对操作系统进行源码学习。下面记录在 Ubuntu22 上面编译调试源码的流程。

安装 QEMU

QEMU 是一款模拟器，它可以模拟 i386、x86_x64、ARM 等多种 CPU 架构，编译好的 Linux-0.11 代码就会跑在这个模拟器上。QEMU 的官网:https://www.qemu.org 。

在 Ubuntu20 以后安装 QEMU 的指令如下:

sudo apt-get install qemu
sudo apt-get install qemu-system

下载安装好之后，在控制台输入 qemu-，按 Tab 键两次，就会显示所有支持的 CPU 架构:

编译 Linux-0.11 源码

由于 Linux-0.11 代码比较古老，直接从官网下载自己编译需要处理很多问题，好在前人已经帮我们做好了(感谢这些前辈)，我们只需要到下面 github 地址上下载源码编译，就可以直接在 QEMU 上启动了。github 地址:

https://github.com/yuan-xy/Linux-0.11

下载好源码之后，进入根目录，直接运行下面的命令:

make start

就可以编译运行 Linux-0.11 操作系统了。运行效果如下面所示:

如果想 debug 源码，就直接运行下面的命令启动操作系统:

make debug

这时会弹出下面的窗口，整个系统处于 Paused 状态:

此时整个系统处于可以被调试的状态。开启一个新的控制台窗口，输入下面的命令:

gdb tools/system
target remote:1234

就可以愉快的调试操作系统源码了。

比如我们想调试操作系统的 main 函数，就继续输入下面两行命令:

b main
c

此时 gdb 已经断在了操作系统的 main 函数上。

在使用 gdb 进行调试时需要注意，如果不修改 Linux-0.11 源码里面的 Makefile 文件，直接运行下面代码:

gdb tools/system
target remote:1234

会报 ‘g' packet reply is too long 的错误，此时没法进行调试。

报错的原因上面第一个红箭头处已经提示了，Linux-0.11 编译后的二进制需要运行在 i386 架构上，但是现在确运行在了 x86_x64 架构上。

从 Linux-0.11 的 make 文件(Makefile.header)可以看到，Linux-0.11 被编译链接成32bit的程序:

上面的 CFLAGS 中的 -m32 以及 LDFLAGS 中的 -m elf_i386 就是编译链接成32位程序的指令。Linux-0.11 最终的编译产物位于 tools/system，通过在控制台使用 file 命令同样也可以看到:

要解决这个问题，只要找到 Linux-0.11 的 Makefile 文件(该文件包含 Makefile.header 文件)，找到下面的命令:

将箭头处原本是 x86_64 替换成 i386 保存，重新执行调试命令即可。