自制操作系统（21）：rtl8139网卡驱动（下）- 中断处理与ARP支持 我们先接着写驱动来实现一个获取MAC地址的函数。 获取MAC地址 获取MAC地址也是读取网卡驱动的某个寄存器。RTL8139 的 MAC 地址存储在 I/O 端口偏移 0x00 ~ 0x05 处，直接逐字节读取就行： static void get_mac(uint8_t mac[6]) { for (int i = 0; i < 6; ++i) mac[i] = inb(io_addr + i); } 我这里还多做了一步，把这个网卡的mac也包了起来： static int nic_mac_read(char* […]

小时候玩的盗版"中文游戏 300 合 1"里，超级马里奥的城堡关卡总会响起一段诡异得像恐怖片的"胜利音乐"。这段让无数 80、90 后难忘的童年阴影到底是怎么来的？本期通过 ROM 比对和 6502 反汇编，一步步定位到了真正的元凶——原来那段音乐，其实是盗版厂商塞进去的选关补丁代码，被 APU 当成乐谱"演奏"了出来。
涉及内容：NES ROM 结构 / PRGROM 与 CHRROM / 6502 汇编 / NMI 中断 / APU 声道 / 盗版卡带逆向

自制操作系统（20）：rtl8139网卡驱动（上）- 驱动介绍，初始化与收发数据逻辑实现 我平常不会开发驱动这种东西，所以这种越靠近底层的东西，我觉得自顶向下去实现去实现就更合适。 讲解一个东西的思路应该是，你找到一个最小的你有足够清醒认识的概念，然后顺着这个概念往下讲，比如对我来说，可能就是以太网帧。 目标态 既然是自顶向下，我们就从目标态讲起：我们的目标是以/dev/nic作为我们网卡驱动的虚拟设备文件，我们对它进行读写操作，其实就是读写以太网帧。（不久之后我们就会明白，这是一个很糟糕的点子——但是对于目前的我们来说借它来调试，倒也不算是什么坏主意）那么本质上，我们是要实现nic_read […]

自制操作系统（19）：IPC（进程间通信） 这一节我们来实现IPC的两种：管道和信号。 管道 管道的原理：管道可以看作是一个文件，从外部看，其实就是多个进程打开同一个文件，于是它们都会持有这个文件的读端或写端两个文件描述符，或持有读端读取，或写入这个文件，或同时持有。 内部实现的话，存储形态是一个环形缓冲区，还有一把管道访问相关的锁，以及读写端的引用计数。 所以我们想实现管道的话应该是这样： 实现一个pipe函数，这个函数能为我们返回两个文件描述符，它们指向同一个代表管道的文件； 文件描述符会记录当前是写端还是读端，以及当前指向的文件类型是一个管道； 当文件是空的时候，如果有读端来读取，就需要 […]

自制操作系统（18）：用户态 malloc/free，解析ELF 我们的进程居然不支持malloc堆空间！这导致我们现在还在栈空间上读取程序映像… 这样做的话，后面稍微大一点的程序跑起来，栈空间就危险了。我们还是需要给进程做一个堆空间。 在PCB中记录堆的指针 首先，我们在PCB中加入两个字段来追踪堆的状态： typedef struct PCB { pid_t pid; uintptr_t esp; uintptr_t cr3; uint32_t saved_eflags; // 该任务的内核栈底（用于释放内存） void* kernel_stack_bottom; uintp […]

自制操作系统（17）：围绕增强Shell进行的一系列改进 我们实现了文件系统…但是我们的shell居然还不能自由地访问这个文件系统！是可忍熟不可忍！ 我们来制定目标： 1、可以用cd 切换当前工作目录； 2、输入命令时，能匹配/usr/bin下面的文件（最好是可配的），还有当前目录的文件，还能把紧跟着的参数作为入参传给这个文件； 3、运行进程时能阻塞shell，还能把返回值返回给shell。 接下来我们来逐个实现。 匹配/usr/bin下面的文件并执行 我们先来看看怎么让shell默认匹配/usr/bin下面的文件并执行。 我们构建一个数据，冒充path环境变量： constex […]

自制操作系统（16）：tarfs 上一节我们说完了抽象的vfs，这一节我们来讲讲具体的tarfs。 tar文件 tar文件其实早期是用于在磁带上组织文件的文件系统。所以解析这个文件很简单，既然文件的记录方式是顺序记录，我们可以用一次循环把里面的所有东西读取出来。我们以512字节为单位解析，解析一个头出来，获取大小，偏移512+大小字节，就是下一个头，直到读到空文件名。 typedef struct { char name[100]; char filemode[8]; char owner_id[8]; char group_id[8]; char size[12]; char last_mo […]

自制操作系统（15）：虚拟文件系统 在上一节我们实现了用户态程序的封装编译和加载，完善了系统调用和libc库、crt0，还把shell迁移到了用户空间。今天，我们要干点更激动人心的事情：实现一个基于ustar的文件系统！ 不过，我们先来解决一些遗留问题… 一些遗留问题的解决 我们先来做一些收尾操作，之前有些todo的事项放了太久了，后面就积重难返了，所以我们现在集中解决下。 低地址资源重映射和清理 我们的mbi和pmm初始化时遗留的一些数据一直占据着低地址区域，我们是时候考虑它们的去向了。 mbi的数据只会在内核启动初期用到，所以我们可以直接把它清掉，但是记录pmm就需要重新做映 […]

自制操作系统（14）：独立用户态程序封装、编译与加载 上一节，我们终于把我们的一小段函数搬到了用户态，但是这个函数居然连调用libc的函数都做不到！看来，是时候把我们从用户态给分离出去了。 独立的用户态程序——简单示例 我们的征程当然不能止步于Hello world，接下来我们要独立编译出用户态的二进制程序，结合Grub Module加载程序到内存，我们再从Kernel_main读取内存内容创建进程。我们先写一个极简的程序来完成分离编译，后面再逐步完善。 独立编译准备 是时候在我们的根目录新建一个user目录来存放我们的用户态程序源文件了。我们先在底下创建一个Makefile： # 编译器设置 […]

自制操作系统（13）：用户态进程 上一篇，我们把内核态进程给收了下尾，完善了很多进程相关的特性，但是我们现在还是处于内核态。 而从这一节开始，我们终于要走出内核态，步入用户态的世界了。 用户态vs内核态 …但是我们为什么需要用户态进程呢？ 你可能会想，用户态更安全，因为它只能够执行一些非特权指令，以及调用我们给它准备好的系统调用，而且即使用户态的进程崩溃了，也不会导致整个操作系统的崩溃，用户态的进程也有自己的虚拟地址空间，不会污染到内核空间。是的！这就是我们之前做内核进程时回避掉的一点：隔离！而今天我们就要来实现它。 用户态进程创建的基础设施 要创建用户态的进程，得思考下面两个问 […]