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南京大学操作系统

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jyy os

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jyyos

绪论

Lec0 操作系统上的程序

  • 如何构建最小的hello world：如果采用-static 会复制 libc，那么如果采用gcc -c和ld链接会失败，下面是gcc -c产生的elf文件的汇编代码
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#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello,world\n");
}

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直接采用ld链接，会发现os上的程序需要libc中的==_start()函数==调用main函数，所以尝试直接将函数声明为_start()并且去除printf对puts的调用，因为没有库函数定义puts

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void _start() {

}

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ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000401000
ld: main.o: in function `main':
main.c:(.text+0x13): undefined reference to `puts'

然后发生了segmentation fault，但是将_start()的函数体改为while(1)就能消除bug

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原因

​ 使用GDB查看哪条指令导致了段错误：发现是ret指令导致，ret指令的语义是就是将栈顶存储的ra赋值给pc，然后出栈，即stack[rsp] -> rip; rsp = rsp + 8；出错的原因可能是rsp指向的堆栈区不合法，查看后排除，但是发现rip的值会被赋值为1，地址为0x1的内存不能被访问，导致段错误，所以解决方法就是死循环不返回。

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发现

纯粹的计算指令无法让状态机顺利结束，需要调用syscall让系统停下来；由下面的代码发现，syscall在执行前需要根据手册对对应的寄存器赋值，即准备好需要的系统调用参数，把控制权交给操作系统，但是syscall的实现在libc中，不方便直接链接。所以最小的hello world就是模仿syscall，自己实现libc。

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#include <sys/syscall.h>

int main() {
  syscall(SYS_exit, 42);
}

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最小的hello，world实现如下:

坑点

注意这个文件为hello.S，后缀为大写的S，然后使用gcc -c hello.S && ld hello.o生成可执行文件

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#include <sys/syscall.h>

.globl _start
_start:
movq $SYS_write, %rax // write(
    movq $1,         %rdi //    fd = 1
    movq $st,        %rsi //    buf = st
    movq $(ed-st),   %rdx //    count=ed-st
    syscall               //    );

    movq $SYS_exit,  %rax // exit(
    movq $1,         %rdi //    status = 1
    syscall               //    );

st:
    .ascii "\033[01;31mHello, OS World\033[0m\n"
ed:

并发

虚拟化