0x01 概述
工欲善其事，必先利其器。開(kāi)始實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)之前，還是必須搭建好一個(gè)環(huán)境的。
初步打算使用以下環(huán)境：
- 操作系統(tǒng)：Ubuntu 18.04 x64
- 編譯器：GNU GCC + NASM
- 編輯器：Visual Studio Code
- Emulator： Bochs
操作系統(tǒng)選擇Ubuntu的原因僅僅是因?yàn)槲乙恢痹谟盟?，并且在一塊外接的硬盤(pán)上就裝有Ubuntu，能直接拿來(lái)用。最好選擇一個(gè)Linux來(lái)實(shí)現(xiàn)，至于哪個(gè)發(fā)行版，就看哪個(gè)用得順手了。理論上應(yīng)該也是能使用Windows的，但是GNU這一套東西在Windows上弄起來(lái)比較麻煩，我就索性使用Linux了。有興趣的朋友可以自己使用Windows試試。
本過(guò)程參考了《一個(gè)64位操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》，有興趣的朋友推薦看看這本書(shū)。
0x02 安裝
操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)的安裝就不再提了，可以安裝為VM，可以在Windows基礎(chǔ)上安裝雙系統(tǒng)，一直在用Linux的就不用再麻煩重新安裝操作系統(tǒng)了。
安裝教程百度、Google上都有，很容易就能安裝起來(lái)。編譯器
在ubuntu上安裝起來(lái)很簡(jiǎn)單，用包管理器就能安裝。
sudo apt install -y gcc nasm
編輯器
編輯器安裝也很簡(jiǎn)單，上VS Code官網(wǎng)下載一個(gè)安裝就OK了。Emulator
Emulator用的是Bochs，它的安裝稍微復(fù)雜一點(diǎn)。
先保證安裝好了make：sudo apt install -y make
然后上Bochs官網(wǎng)下載最新的Bochs源碼。
下載到源碼之后，將它解壓，然后在源碼的目錄下執(zhí)行configure：
./configure --with-x11 --with-wx --enable-debugger --enable-disasm --enable-all-optimizations --enable-readline --enable-long-phy-address --enable-ltdl-install --enable-idle-hack --enable-plugins --enable-a20-pin --enable-x86-64 --enable-smp --enable-cpu-level=6 --enable-large-ramfile --enable-repeat-speedups --enable-fast-function-calls --enable-handlers-chaining --enable-debugger-gui --enable-iodebug --enable-logging --enable-assert-checks --enable-monitor-mwait --enable-avx --enable-3dnow --enable-alignment-check --enable-pci --enable-usb --enable-voodoo
這個(gè)地方有個(gè)小坑，由于要使用到x11使Emulator可視化，要用到libx11，Ubuntu下默認(rèn)是沒(méi)有安裝這個(gè)依賴的，需要提前安裝好。
sudo apt install -y libx11-dev xorg-dev
然后執(zhí)行make，等待編譯完成。編譯需要make和gcc都正確安裝。
make
編譯過(guò)程中如果有什么錯(cuò)誤或者少了什么依賴，可以根據(jù)錯(cuò)誤提示搜索解決一下。我這的編譯過(guò)程還是比較順利的。
編譯完成后install一下。
sudo make install
執(zhí)行完成之后，可以執(zhí)行bochs指令看一下是否安裝成功。
bochs
如果出現(xiàn)下圖的提示，說(shuō)明安裝成功了。
0x03 配置
安裝好基本環(huán)境之后還要進(jìn)行配置。下面主要是對(duì)bochs進(jìn)行配置，讓它能夠正確地模擬出我們想要的環(huán)境。
首先，可以選一個(gè)任意的目錄作為Project目錄，之后的源碼、配置文件以及生成的文件都往這個(gè)目錄放。
然后，在這個(gè)目錄下創(chuàng)建一個(gè)bochsrc文件。這個(gè)文件的內(nèi)容是對(duì)bochs的一些配置，告訴bochs應(yīng)該用什么樣的方法來(lái)模擬環(huán)境。bochsrc的內(nèi)容如下：
plugin_ctrl: unmapped=1, biosdev=1, speaker=1, extfpuirq=1, parallel=1, iodebug=1
boot: floppy
floppya: type=1_44, 1_44="build/boot.img", status=inserted, write_protected=0
cpu: count=1:1:1, ips=4000000, quantum=16, model=corei7_haswell_4770, reset_on_triple_fault=1, cpuid_limit_winnt=0, ignore_bad_msrs=1, mwait_is_nop=0, msrs="msrs.def"
plugin_ctrl告訴bochs需要用到哪些plugin，boot告訴bochs我們使用的是軟盤(pán)(floppy)而不是硬盤(pán)。floppya制定軟盤(pán)的一些屬性。cpu指定了需要模擬的是什么樣的cpu。這里我選用了跟書(shū)作者一樣的CPU: Intel Core i7。
能看到在floppya中指定的軟盤(pán)鏡像是build/boot.img，當(dāng)前還沒(méi)有這個(gè)文件，下一步就是要生成它。
進(jìn)入創(chuàng)建的build目錄，執(zhí)行bximage，這個(gè)工具是安裝bochs的時(shí)候順帶安裝上的。
bximage
會(huì)看到出現(xiàn)了創(chuàng)建鏡像的引導(dǎo)界面。
這里選擇1，創(chuàng)建一個(gè)新的image。
然后來(lái)到下一步：
這里輸入fd，表示要?jiǎng)?chuàng)建的是軟盤(pán)，然后進(jìn)入下一步：
這里選擇默認(rèn)的1.44M就行。回車(chē)進(jìn)入下一步：
這里要求輸入創(chuàng)建鏡像的名字。之前在bochs配置文件中寫(xiě)的是boot.img，所以這里也輸入boot.img，當(dāng)然可以先用默認(rèn)的生成好，然后之后改名。
這里回車(chē)后就生成好一個(gè)鏡像文件了。如下圖。
從最后一行中能看出，bochs以及提示我們要在bochsrc里加入
floppya: image="boot.img", status=inserted這一行了。然后退回項(xiàng)目目錄，執(zhí)行bochs看看效果：
bochs -f bochsrc
-f選項(xiàng)告訴bochs制定的配置文件，也就是剛才寫(xiě)好的bochsrc文件。
執(zhí)行后出現(xiàn)一下提示：
默認(rèn)選6開(kāi)始模擬，這里選6就行。直接回車(chē)。回車(chē)后出現(xiàn)一個(gè)新窗口，全黑的，并且bochs變成等待輸入的狀態(tài)。如下圖。
這時(shí)候就需要在右邊的窗口輸入指令開(kāi)始調(diào)試了。具體的調(diào)試指令可以很容易搜到，與gdb比較像，之前用過(guò)gdb或者windbg的話可以通過(guò)簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)很快上手。
輸入c執(zhí)行，讓程序跑起來(lái)，看看效果。
發(fā)現(xiàn)跑起來(lái)之后，提示"Booting from Floppy"然后提示"not a bootable device"，說(shuō)明bochs已經(jīng)成功加載boot.img了，但是沒(méi)有從里面發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)內(nèi)容，所以引導(dǎo)失敗了。引導(dǎo)程序之后再編寫(xiě)，到這里已經(jīng)完成環(huán)境配置了。
0x04 總結(jié)
環(huán)境配置還是比較簡(jiǎn)單的，但也是非常重要的。要想專(zhuān)心于實(shí)現(xiàn)而不去操心邊邊角角的東西，一開(kāi)始的環(huán)境配置就非常關(guān)鍵了。
