李术铜-从0手写自己的Linux X86操作系统｜完结无密 从零手写自己的Linux X86操作系统：从理论到实践
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在信息技术领域，操作系统是计算机的基石，它提供了计算机硬件和软件之间的接口，使我们能更好地利用计算机的各种功能。Linux操作系统以其高效、安全、稳定和开源的特点，已成为许多人的首选。今天，我们将探讨如何从零开始手写自己的Linux X86操作系统。
一、理解Linux X86操作系统的基本原理
Linux X86 操作系统的基本原理涉及到计算机科学和操作系统的广泛概念。下面是对这些基本原理的简要概述：
- 内核： 核心功能： Linux 内核是操作系统的核心，负责管理系统的硬件资源，提供各种服务，并执行用户空间程序的请求。 设备驱动： 内核包含用于管理硬件设备的设备驱动程序，这些驱动程序允许操作系统与硬件进行通信。
- 进程管理： 进程： 进程是程序的执行实例，是操作系统中最基本的执行单位。Linux 使用进程调度器来管理多个进程的执行。 调度： 进程调度器负责在系统的不同进程之间进行切换，以实现多任务处理。
- 内存管理： 虚拟内存： Linux 使用虚拟内存系统，将物理内存和磁盘空间结合起来，提供更大的地址空间和更灵活的内存管理。 分页机制： 使用分页机制，将内存划分为页面，允许操作系统将进程的部分数据存储在磁盘上，以便在需要时重新加载。
- 文件系统： 文件系统结构： Linux 文件系统采用层次结构，组织文件和目录，以便用户和程序能够轻松访问和管理数据。 文件权限和安全性： 文件系统通过文件权限和用户身份验证来确保对文件和目录的安全访问。
- 设备管理： 设备文件： Linux 将硬件设备抽象为文件，通过设备文件与硬件进行交互，允许应用程序通过标准的读写操作来访问设备。 设备驱动程序： 设备驱动程序是内核的一部分，用于管理与硬件设备的通信。
- 系统调用： 用户空间与内核空间： 系统调用是用户空间程序与内核之间的接口，允许用户程序请求内核执行特权操作。 常见系统调用： 包括文件操作、进程管理、内存分配等。
- 网络和通信： 套接字： Linux 提供了套接字接口，使应用程序能够通过网络进行通信。 TCP/IP协议栈： Linux 内核实现了完整的TCP/IP协议栈，支持网络通信。
- 用户权限和身份验证： 用户账户管理： Linux 系统通过用户账户进行身份验证和权限管理，每个用户都有一个唯一的身份和对资源的权限。 sudo和su： 用户可以使用 sudo 或 su 命令获得超级用户权限，执行需要更高权限的操作。
- 系统启动过程： 引导加载程序： 计算机启动时，引导加载程序负责加载内核并初始化系统。 初始化过程： 系统初始化过程负责启动系统服务和设置各种系统参数。 二、选择开发环境
要从零开始手写自己的Linux X86操作系统，首先需要设置一个合适的开发环境。以下是一些通常用于操作系统开发的开发环境和工具：
- 汇编语言编译器： GNU汇编器（as）： 为了编写操作系统内核，你需要一个汇编语言编译器。GNU汇编器是一个开源的工具，广泛用于汇编语言程序的编译。 bashsudo apt-get install build-essential
- C语言编译器： GNU C编译器（gcc）： 大多数操作系统内核会使用C语言编写，因此你需要一个C编译器。GNU C编译器是一个流行的选择。 bashsudo apt-get install gcc
- 链接器和工具： GNU链接器（ld）： 用于将编译后的目标文件链接成可执行文件。 GNU二进制工具（binutils）： 包含了一些对操作系统开发有用的二进制工具，如objcopy等。 bashsudo apt-get install binutils
- QEMU模拟器： QEMU： 一个用于模拟计算机系统的开源模拟器。你可以使用QEMU来测试你的操作系统。 bashsudo apt-get install qemu
- 编辑器： 任何你喜欢的文本编辑器： 操作系统内核的开发通常涉及到大量的汇编和C代码，因此选择一个你熟悉和喜欢的文本编辑器是很重要的。例如，VSCode、Vim 或者 Emacs 都是常见的选择。
- 版本控制系统： Git： 使用版本控制系统有助于跟踪和管理你的代码。Git是一个流行的选择，并且可以与GitHub等平台集成。 bashsudo apt-get install git
- 交叉编译工具链（可选）： 如果你计划在不同的架构上运行你的内核，你可能需要设置一个交叉编译工具链。 三、编写代码
接下来，我们需要开始编写Linux内核代码。这可能是一个漫长而复杂的过程，需要深入理解操作系统的基本原理。我们可以从简单的任务开始，如实现一个基本的内存管理机制。
在编写代码的过程中，我们需要注意代码的可读性、可维护性和性能。同时，我们还需要遵循一些最佳实践，如模块化编程、代码注释和测试等。
四、编译和测试
当我们的内核代码编写完成后，我们需要将其编译成可执行文件，并在虚拟机中进行测试。这可能需要一些调试和优化工作，以确保我们的系统能够正常工作。
五、添加更多功能
一旦我们的系统能够正常运行，我们可以开始添加更多的功能。这可能包括文件系统、设备驱动、网络协议等。在这个过程中，我们需要继续遵循最佳实践，并确保我们的代码是稳定和可靠的。
六、发布和维护
当我们完成了我们的Linux X86操作系统后，我们可以将其发布给其他人使用。在发布之前，我们需要确保我们的系统是安全的，没有任何已知的漏洞。同时，我们还需要定期更新和维护我们的系统，以确保其性能和稳定性。
总结：
从零手写自己的Linux X86操作系统需要深入理解操作系统的基本原理，选择合适的开发环境，编写和测试代码，添加更多功能，并发布和维护我们的系统。这是一个漫长而复杂的过程，但最终的成果是值得的。通过这个过程，我们可以更好地理解操作系统的本质，并提高我们的编程技能。
