MIT6.828 HW 1:boot xv6

Boot xv6

首先是将课程项目clone到本地

$ mkdir 6.828
$ cd 6.828
$ git clone git://github.com/mit-pdos/xv6-public.git
Cloning into 'xv6-public'...
...
$

然后进入目录，

$ cd xv6-public
$ make
...
gcc -O -nostdinc -I. -c bootmain.c
gcc -nostdinc -I. -c bootasm.S
ld -m    elf_i386 -N -e start -Ttext 0x7C00 -o bootblock.o bootasm.o bootmain.o
objdump -S bootblock.o > bootblock.asm
objcopy -S -O binary -j .text bootblock.o bootblock
...
$ 

这样就将xv6编译完毕，就可以做homework了。

如何用make qemu-gdb和gdb命令，可以到之前的博文上找到解决方法，这里直接做homework。

找到地址和设置断点

寻找_start的地址和内核的入口地址，输入命令即可得到：

$ nm kernel | grep _start
8010a48c D _binary_entryother_start
8010a460 D _binary_initcode_start
0010000c T _start

然后在_start的上设置断点，并继续执行

b * 0x010000c
c 

接着是具体的作业练习：主要是弄清楚栈里是什么？（what is on the stack？）

通过一下命令可以看到寄存器和栈上的数据，对所得到的结果，对非零的栈的值进行简短的解释。

(gdb) info reg
...
(gdb) x/24x $esp
...
(gdb)

查询bootasm.S、bootmian.c和bootblock.asm这些文件是很方便的。参考页面也有关于x86的汇编文档，如果想要弄清楚特定指令的语义就可以从那找到。作业是要在我们刚进入xv6内核之后，理解和解释上面所看到的栈的内容。有一个方法是在早期boot期间，观察stack是怎样并在哪里建立起来的并且进行追踪。以下是一些问题纲要：

在0x7c00设置一个断点，应该可以发现这是启动的第一条指令。bootasm.S的开始执行的地方。在bootblock.asm中可以发现

    00007c00 <start>:
    # with %cs=0 %ip=7c00.

    .code16                      # Assemble for 16-bit mode
    .globl start
    start:
     cli                        # BIOS enabled interrupts; disable
       7c00:   fa                      cli 

接下来，利用gdb中的si命令单步执行。找到bootasm.S中stack pointer是在哪里初始化的？（单步执行，直到你找到某条指令把某个值移动到了%esp寄存器中。%esp也就是栈指针。) 同样通过gdb的si命令以及bootblock.asm可以看出在0x7c43处，开始初始化sp：
```
 # Set up the stack pointer and call into C.
 movl    $start, %esp
 7c43:   bc 00 7c 00 00          mov    $0x7c00,%esp
```

当代码跳转到bootmain的时候，这个时候栈里面又存放的是什么？跳转到bootmain()时，地址为：

 call    bootmain
 7c48:   e8 e9 00 00 00          call   7d36 <bootmain>

用gdb的info reg得到：

 (gdb) si
 => 0x7c48:  call   0x7d36
 0x00007c48 in ?? ()
 (gdb) info reg
 eax            0x0  0
 ecx            0x0  0
 edx            0x80 128
 ebx            0x0  0
 esp            0x7c00   0x7c00   //stack pointer指的地址
 ebp            0x0  0x0
 esi            0x0  0
 edi            0x0  0
 eip            0x7c48   0x7c48
 eflags         0x6  [ PF ]
 cs             0x8  8
 ss             0x10 16
 ds             0x10 16
 es             0x10 16
 fs             0x0  0
 gs             0x0  0

在bootmain里面的第一条汇编指令对这个stack做啥了？可以查看bootblock.asm，bootmain就在里面。

    void
    bootmain(void)
    {
        7d36:   55                      push   %ebp
        7d37:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
        7d39:   57                      push   %edi
        7d3a:   56                      push   %esi
        7d3b:   53                      push   %ebx
        7d3c:   83 ec 1c                sub    $0x1c,%esp
        ... 

查看在bootblock.asm里面的bootmain，找到调用call。这个call会把%eip指向0x10000c。这个call对栈又做了啥？

实际上bootmain.c主要做的事情就是读取kernel，并且跳转到kernel处开始执行。加载的时候，是把kernel加载到了0x10000内存地址处。call还是把返回地址压栈了。

提交：x/24x %esp的有效输出，应该就是说非0的那一部分，以及你的comment。把这个作业写到hwN.txt里面。N表示的是第几次作业。

Breakpoint 1, 0x0010000c in ?? ()
(gdb) info reg
eax            0x0  0
ecx            0x0  0
edx            0x1f0    496
ebx            0x10074  65652
esp            0x7bcc   0x7bcc
ebp            0x7bf8   0x7bf8
esi            0x10074  65652
edi            0x0  0
eip            0x10000c 0x10000c
eflags         0x46 [ PF ZF ]
cs             0x8  8
ss             0x10 16
ds             0x10 16
es             0x10 16
fs             0x0  0
gs             0x0  0

(gdb) x/24x $esp
0x7bcc: 0x00007dbf  0x00000000  0x00000000  0x00000000
0x7bdc: 0x00000000  0x00000000  0x00000000  0x00000000
0x7bec: 0x00000000  0x00000000  0x00000000  0x00000000
0x7bfc: 0x00007c4d  0x8ec031fa  0x8ec08ed8  0xa864e4d0
0x7c0c: 0xb0fa7502  0xe464e6d1  0x7502a864  0xe6dfb0fa
0x7c1c: 0x16010f60  0x200f7c78  0xc88366c0  0xc0220f01

first commit HW1: 这里主要是C语言和汇编语言怎样调用的过程。