3.7 编译运行kernel

接下来我会切换到代码介绍，来看一下XV6是如何工作的。

首先，我们来看一下代码结构，你们或许已经看过了。代码主要有三个部分组成：

• 第一个是kernel。我们可以ls kernel的内容，里面包含了基本上所有的内核文件。因为XV6是一个宏内核结构，这里所有的文件会被编译成一个叫做kernel的二进制文件，然后这个二进制文件会被运行在kernle mode中。

• 第二个部分是user。这基本上是运行在user mode的程序。这也是为什么一个目录称为kernel，另一个目录称为user的原因。

• 第三部分叫做mkfs。它会创建一个空的文件镜像，我们会将这个镜像存在磁盘上，这样我们就可以直接使用一个空的文件系统。

接下来，我想简单的介绍一下内核是如何编译的。你们可能已经编译过内核，但是还没有真正的理解编译过程，这个过程还是比较重要的。

首先，Makefile（XV6目录下的文件）会读取一个C文件，例如proc.c；之后调用gcc编译器，生成一个文件叫做proc.s，这是RISC-V 汇编语言文件；之后再走到汇编解释器，生成proc.o，这是汇编语言的二进制格式。

Makefile会为所有内核文件做相同的操作，比如说pipe.c，会按照同样的套路，先经过gcc编译成pipe.s，再通过汇编解释器生成pipe.o。

之后，系统加载器（Loader）会收集所有的.o文件，将它们链接在一起，并生成内核文件。

这里生成的内核文件就是我们将会在QEMU中运行的文件。同时，为了你们的方便，Makefile还会创建kernel.asm，这里包含了内核的完整汇编语言，你们可以通过查看它来定位究竟是哪个指令导致了Bug。比如，我接下来查看kernel.asm文件，我们可以看到用汇编指令描述的内核：

这里你们可能已经注意到了，第一个指令位于地址0x80000000，对应的是一个RISC-V指令：auipc指令。有人知道第二列，例如0x0000a117、0x83010113、0x6505，是什么意思吗？有人想来回答这个问题吗？

学生回答：这是汇编指令的16进制表现形式对吗？

是的，完全正确。所以这里0x0000a117就是auipc，这里是二进制编码后的指令。因为每个指令都有一个二进制编码，kernel的asm文件会显示这些二进制编码。当你在运行gdb时，如果你想知道具体在运行什么，你可以看具体的二进制编码是什么，有的时候这还挺方便的。

接下来，让我们不带gdb运行XV6（make会读取Makefile文件中的指令）。这里会编译文件，然后调用QEMU（qemu-system-riscv64指令）。这里本质上是通过C语言来模拟仿真RISC-V处理器。

我们来看传给QEMU的几个参数：

• -kernel：这里传递的是内核文件（kernel目录下的kernel文件），这是将在QEMU中运行的程序文件。

• -m：这里传递的是RISC-V虚拟机将会使用的内存数量

• -smp：这里传递的是虚拟机可以使用的CPU核数

• -drive：传递的是虚拟机使用的磁盘驱动，这里传入的是fs.img文件

这样，XV6系统就在QEMU中启动了。