GeekOS-Project1

GeekOS:Project1. Loading Executable Files

 轉自 http://www.cnblogs.com/wuchang/archive/2009/06/14/geekos-project1.html

一、項目設計目的
       熟悉ELF文件格式，瞭解GeekOS系統如何將ELF格式的可執行程序裝入到內存，建立內核進程並運行的實現技術。
二、項目設計要求
   1、修改/geekos/elf.c文件：在函數Parse_ELF_Executable( )中添加代碼，分析ELF格式的可執行文件（包括分析得出ELF文件頭、程序頭，獲取可執行文件長度，代碼段、數據段等信息），並填充 Exe_Format數據結構中的域值。
  2、在Linux環境下編譯系統得到GeekOS鏡像文件。
  3、編寫一個相應的bochs配置文件。
  4、在bochs中運行GeekOS系統顯示結果。

 

 

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在此項目中，GeekOS需要從磁盤加載一個可執行文件到內存中，並且在內核線程中執行此程序。我們需要做的就是完成/geekos/elf.c中Parse_ELF_Executable函數，把EXE文件的內容填充到指定的Exe_format格式的區域。

/geekos/elf.c中Parse_ELF_Executable函數的定義如下：

int Parse_ELF_Executable(char *exeFileData, ulong_t exeFileLength, struct Exe_Format *exeFormat)

exeFileData爲ELF(Executable and Linking Format)格式的可執行文件的內容，exeFileLength爲文件的長度，函數就是需要把exeFileData中的數據填充到exeFormat中。

先來分析一下ELF文件內容佈局：
 
文件最開始是ELF文件頭結構，跟着是ProgramesHeader表，接下來是各個區段，最後是可選的區段頭表。詳細的可以參看ELF Specification 。
在elf.h中可以找到 ELF Header和programHeader的定義：

typedef struct {

    unsigned  char    ident[16];

    unsigned  short   type;

    unsigned  short   machine;

    unsigned  int     version;

    unsigned  int     entry;

    unsigned  int     phoff;

    unsigned  int     sphoff;

    unsigned  int     flags;

    unsigned  short   ehsize;

    unsigned  short   phentsize;

    unsigned  short   phnum;

    unsigned  short   shentsize;

    unsigned  short   shnum;

    unsigned  short   shstrndx;

} ELFHeader;

ELFHEader各字段的含義參看這裏ELF Header
。

typedef struct {

   unsigned  int   type;

   unsigned  int   offset;

   unsigned  int   vaddr;

   unsigned  int   paddr;

   unsigned  int   fileSize;

   unsigned  int   memSize;

   unsigned  int   flags;

   unsigned  int   alignment;

} programHeader;

Exe_Format結構的定義如下：

struct Exe_Format {

    struct Exe_Segment segmentList[EXE_MAX_SEGMENTS]; /* Definition of segments */

    int numSegments;		/* Number of segments contained in the executable */

    ulong_t entryAddr;	 	/* Code entry point address */

};

struct Exe_Segment {

    ulong_t offsetInFile;	 /* Offset of segment in executable file */

    ulong_t lengthInFile;	 /* Length of segment data in executable file */

    ulong_t startAddress;	 /* Start address of segment in user memory */

    ulong_t sizeInMemory;	 /* Size of segment in memory */

    int protFlags;		 /* VM protection flags; combination of VM_READ,VM_WRITE,VM_EXEC */

};

明白了這幾個結構後，程序就很容易了：

int Parse_ELF_Executable(char *exeFileData, ulong_t exeFileLength,
    struct Exe_Format *exeFormat)
{
     int i;
    elfHeader *hdr =(elfHeader*) exeFileData;
    programHeader *phdr=(programHeader *)(exeFileData + hdr->phoff);;
    struct Exe_Segment * segment= exeFormat->segmentList ;
    for( i=0; i< hdr->phnum; i++)
    {
        segment->offsetInFile = phdr->offset;
        segment->lengthInFile = phdr->fileSize;
        segment->startAddress = phdr->vaddr;
        segment->sizeInMemory = phdr->memSize;
        phdr++;
        segment++;
    }
    exeFormat->numSegments = hdr->phnum;
    exeFormat->entryAddr = hdr->entry;
    return 0;
}

編譯成功後執行結果如下：

此項目中執行的是 src/user/a.c編譯後的a.exe程序，如果想修改顯示信息的可以打開此文件修改。

此項目執行的程序放在disk.img磁盤映像中，和project0稍有不同，所以要修改下.bochsrc文件，參考配置如下:

config_interface: textconfig
romimage: file=/usr/share/bochs/BIOS-bochs-latest
megs: 8
vgaromimage: file=/usr/share/vgabios/vgabios.bin
floppya: 1_44=./fd.img, status=inserted
ata0: enabled=1, ioaddr1=0x1f0, ioaddr2=0x3f0, irq=14
ata1: enabled=0, ioaddr1=0x170, ioaddr2=0x370, irq=15
#ata2: enabled=0, ioaddr1=0x1e8, ioaddr2=0x3e0, irq=11
#ata3: enabled=0, ioaddr1=0x168, ioaddr2=0x360, irq=9
ata0-master: type=disk, path="diskc.img", mode=flat, cylinders=40, heads=8, spt=64
#ata0-slave: type=cdrom, path="/dev/cdrom", status=inserted
boot: a
ips: 1000000
log:./bochs.out
vga_update_interval: 300000
keyboard_serial_delay: 250
keyboard_paste_delay: 100000
private_colormap: enabled=0

 

出處：http://wuchang.cnblos.com