XV6操作系统的安装与使用

    麻省理工大学的网站上http://pdos.csail.mit.edu/6.828/2011/xv6.html，已经对XV6的来龙去脉及如何下载做了较详细的介绍。这里我们以32位的Ubuntu12.04为例，简单介绍一下如何通过x86模拟器Bochs来运行XV6操作系统。    

    XV6操作系统是可以运行在多核结构的X86平台上，我们需要支持SMP功能的Bochs模拟器，可从http://sourceforge.net/projects/bochs/files/bochs/2.6.1/下载bochs-2.6.1.tar.gz，解压后的路径不妨记为/home/cse/src/bochs-2.6.1。Bochs的图形界面需要用到GTK函数库，可通过以下命令安装该函数库。

   cse@ubuntu:~$  sudo apt-get install libgtk2.0-dev

   之后进入/home/cse/src/bochs-2.6.1目录，依次执行以下命令编译并安装Bochs。

./configure --enable-debugger --enable-disasm --enable-smp

make

sudo make install

   不妨假设我们把从MIT网站下载来的XV6源代码存放在/home/cse/src/xv6。我们需要对其中的dot-bochsrc文件做一些修改，该文件相当于是模拟器Bochs的配置文件。由于XV6的源代码memlayout.h中把宏PHYSTOP定义为0xE000000，即224M字节的物理内存，而从MIT网站下载来的dot-bochsrc文件只设置了32M的物理内存，因此可把dot-bochsrc第121行的“megs: 32”改为“megs: 256”，比224M更大即可。另一个需要修改的地方是dot-bochsrc第497行的“vga_update_interval: 300000”改为“#vga_update_interval: 300000”，即注释掉配置选项vga_update_interval，Bochs2.6.1模拟器不支持该选项。还有一个需要修改的选项为第273行的“cylinders=1024”，改为“cylinders=1000”，其原因是文件fs.img的大小为512,000 字节，共占用1000个扇区，每扇区512字节，如下所示。

ata0-slave: type=disk, mode=flat, path="fs.img",cylinders=1000, heads=1, spt=1

    之后执行以下命令，我们就可以看到图1.1.1这样的界面。

cse@ubuntu:~/src/xv6 $ make bochs

图1.1.1  make bochs

   在图1.1.1左下方的<bochs:1>后输入一个字母c，表示continue后，我们就可以得如图1.2的XV6运行界面。从图1.1.2中我们可以看到有cpu0和cpu1这两个CPU在运行，

图1.1.2  XV6在bochs上的运行界面

   同时运行的CPU个数，是由配置文件dot-bochsrc由第110行的配置选项count所指定，如下所示。

cpu: count=2, ips=10000000

   运行ls命令，我们可得到图1.1.3这样的运行结果，从中我们可以看到我们在Linux系统上也可用的cat、echo、grep、kill、ln、ls、mkdir、rm和wc等命令。刹那间，我们仿佛看到了生命进化的源头，而Unix系统正是Linux系统的源头，XV6是Unix V6在X86多核平台上的重生。

图1.1.3  ls命令的运行结果

    在图1.1.3中形如“cat  2  3  11451”的输出告诉我们，根目录下的文件cat在硬盘上占用了11451字节的空间，其i节点号为3，文件类型为2，即普通的文件（不是目录，也不是设备文件）。我们在分析XV6的文件系统时，会进一步讨论什么是i节点。这里我们只要知道，文件中存放了用户要保存的内容，但在文件系统中，我们还需要记录这些文件内容存放在硬盘的哪些扇区，即还要保存文件的说明信息。简单来说，文件由“文件内容本身”和“文件的说明信息”这两部分构成，在XV6操作系统中，会将“文件的说明信息”存放到索引结点（即index  node，通常简称为i节点）中，一个文件对应一个inode，对不同的inode进行编号，因此不同的文件就对应不同的i节点号。

    而图1.1.3中的“.  1  1  512”告诉我们，当前所处的目录也是个文件，其文件类型为1，在XV6中，这代表着一个目录（即Windows中的文件夹），其i节点号为1，共占用512字节硬盘空间。而“console  3  18  0”则告诉我们文件console所占的硬盘空间为0，这是一个类型为3的文件，即设备文件，其i结点号为18。文件console即所谓的“控制台”，对应的物理实体是键盘和显示器，对该console文件的读操作，相当于是读取从键盘输入的字符，对console文件的写操作，则是在屏幕上显示字符。在PC还未普及的年代，console文件对应的物理设备，是位于主机房的与主机直接相连的键盘与显示器，在那个年代，能进入主机房这样的核心位置的人员，当然是管理员级别的人物了。在无法人手一机的年代，其他用户就需要通过各自的终端设备，通过电话线等介质连接到主机房，分时共享主机房里的计算机，较早期的终端设备是由Teletype公司生产的电传打字机，缩写为tty。时至今日，我们仍然可在Linux上看到名为/dev/tty的设备文件，虽然其对应的物理实体早已物是人非，但这名字tty却延用至今。XV6为了简单，并未支持tty终端设备。

    我们还可在qemu虚拟机上运行XV6，安装qemu及运行XV6的主要步骤如下所示，如果一切顺利，我们可得到如图1.1.4的运行结果。

(1)安装qemu

sudo apt-get install qemu

sudo ln -s /usr/bin/qemu-system-i386/usr/bin/qemu

(2)进入/home/cse/src/xv6目录，在qemu中运行xv6

make qemu

图1.1.1.4 Qemu上运行XV6

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最近一段时间一直比较忙，XV6的分析和讨论只好等有空时再进行。