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qzddmyc/os-linux_3.10-ujs

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该项目使用的 Linux 版本为 3.10，源码地址为Linux-3.10，推荐在 wsl 的 Ubuntu24.04 中完成实验。

说明

本项目以学习为唯一目的进行开源发布，使用者仅可将其作为技术参考，禁止用于学习范畴之外的任何用途（包括但不限于直接用作个人的课程设计成果）。请恪守知识产权相关规定，尊重开发者的合法权益。

文档

  1. 题目内容：tasks.md
  2. 结题后源码的编译及测试方式：summary.md

提交代码

请遵循以下步骤提交代码：

  1. 克隆仓库到本地：

    cd ~
git clone https://github.com/qzddmyc/os-linux_3.10-ujs.git
cd os-linux_3.10-ujs
git checkout main

    实验将基于 main 分支进行开发。注意，请将文件夹放至虚拟机文件夹下，不可以放在 /mnt 中！

    如果 clone 出现问题，请向下翻，查看“wsl 中无法链接到 github 仓库的解决方案”。

  2. 新建分支进行开发:

    git checkout -b feat/your-feature-name origin/main

    你需要将 your-feature-name 改为你想取的分支名字。

    注意，在每次执行编码前，请使用 git branch 查看你此时所在的分支！如果此时在 main，请使用 git checkout feat/your-feature-name 进入你的分支！

  3. 完成代码修改后，提交代码:

    git add .
git commit -m "feat: add your feature description"

    你可以在 commit 的引号内写入你本次修改的主要内容。请务必作出个性化修改，不要直接使用 add your feature description 作为说明！同时，你的类型前缀需要遵守 Conventional Commits 命名规范。

  4. Push 分支到远程仓库:

    git push origin feat/your-feature-name

    这里的 your-feature-name 要使用你刚刚取的分支名。

  5. 在 GitHub 上创建 Pull Request，描述你的修改内容。

注意：main 分支已做分支保护，请勿直接在 main 分支上进行修改。

使用说明

安装依赖

以下操作均基于 wsl 的 Ubuntu-24.04 版本实现，请先进入 wsl 环境。

  1. 安装 docker： 
    sudo apt update
sudo apt install docker.io -y
sudo usermod -aG docker $USER
  2. 重启 wsl： 
    # 退出 wsl 环境
exit
# 这是在 windows 终端，如 cmd 中执行的
wsl --shutdown
# 重新进入 wsl
wsl
  3. 开启 docker 服务（此时你应该在 wsl 中）： 
    sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker
  4. 修改代理配置文件： 
    sudo vim /etc/docker/daemon.json
    按下 i 键，并复制以下内容粘贴至文件末尾： 
    {
  "registry-mirrors": [
    "https://docker.m.daocloud.io",
    "https://huecker.io",
    "https://dockerhub.timeweb.cloud",
    "https://noohub.net"
  ]
}
    按下 Esc 键，输入 :wq 保存并返回。
  5. 重启 docker 服务： 
    sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker
  6. 安装依赖 
    sudo apt update && sudo apt install -y \
qemu-system-x86 \
build-essential \
bc \
bison \
flex \
libncurses-dev \
libssl-dev \
libelf-dev \
cpio \
git \
gcc-multilib

编译与运行你的内核

以下操作需要在你的项目根目录（os-linux_3.10-ujs）中执行。这份编译方式可以成功编译未经修改的源代码。

下面的操作的大致描述如下：创建一个包含 centos7 环境的 docker 容器，然后在容器内使用 gcc 将你的代码编译为一份二进制文件。之后退出 docker，将编译出的内核 bzImage 拷贝到另一份目录中（不在你的代码目录，具体而言是 ~/os-run），然后在此目录下使用 QEMU （虚拟硬件 + 引导程序）与 BusyBox （用户空间环境，提供 Shell 和基础命令）创建环境并运行你的系统。

  1. 使用 Dockerfile（已写好） 创建镜像并进入容器：

    docker build -t linux-3.10-native .
docker run -it --rm -v "$(pwd)/output":/output linux-3.10-native

  2. 执行编译

    make V=1 mrproper
make ARCH=x86 i386_defconfig
make ARCH=x86 -j$(nproc)

    编译成功的标志为出现以下内容（大致相同即可）：

    # 注意这部分不是命令

Setup is 14864 bytes (padded to 15360 bytes).
System is 5285 kB
CRC 309f814c
Kernel: arch/x86/boot/bzImage is ready  (#1)

    如果编译出现报错，可能是你的代码存在一些 bug。请使用 "exit" 退出 docker 环境并修改你的代码，之后重新从第1步（创建容器）开始重新操作。

  3. 拷贝出结果并退出：

    cp arch/x86/boot/bzImage /output/
exit

    拷贝完成后，编译出的文件位于项目目录的 ./output/bzImage

  4. 准备运行工作：

    注意：下方命令中最后一条中的 ~/os-linux_3.10-ujs 需要替换为你的实际项目目录，你可以使用 pwd 命令查看当前所在的目录。如果你使用此文档中的命令拉取的仓库，则不需要进行任何修改。

    mkdir -p ~/os-run
cd ~/os-run
cp ~/os-linux_3.10-ujs/output/bzImage ~/os-run/

  5. 克隆 busybox 并准备编译：

    注意：这里第一条命令中 ~/os-linux_3.10-ujs 同样需要替换为你的实际项目目录。

    cp -r ~/os-linux_3.10-ujs/busybox/. ./busybox/
cd busybox
make defconfig
sed -i 's/# CONFIG_STATIC is not set/CONFIG_STATIC=y/' .config
sed -i 's/CONFIG_EXTRA_CFLAGS=""/CONFIG_EXTRA_CFLAGS="-m32"/' .config
sed -i 's/CONFIG_EXTRA_LDFLAGS=""/CONFIG_EXTRA_LDFLAGS="-m32"/' .config

  6. 手动去除一个模块，因为这个模块会导致fatal error：

    make menuconfig

    你需要通过上下键找到 Networking Utilities，按下Enter，向下翻找到 tc，按下空格（Space）取消勾选，再通过左右键选中 Exit，退出两次，最后选择保存。

    如果未能打开一个 GUI 界面，大概率是是你的终端窗口太小了。

  7. 编译 busybox：

    make -j$(nproc)
make install CONFIG_PREFIX=../_install
mkdir ~/os-run/initramfs/
cp -a ../_install/* ~/os-run/initramfs/

    过程会出现很多 warning，无关紧要。

    成功的标志为出现以下内容：

    # 注意这部分不是命令

--------------------------------------------------
You will probably need to make your busybox binary
setuid root to ensure all configured applets will
work properly.
--------------------------------------------------

  8. 创建环境：

    cd ~/os-run
mkdir -p initramfs/{bin,sbin,etc,proc,sys,dev}

cat > ~/os-run/initramfs/init << 'EOF'
#!/bin/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
mount -t devtmpfs none /dev
echo
echo "=== Linux 3.10 Minimal Shell ==="
exec /bin/sh
EOF

chmod +x ~/os-run/initramfs/init

# 可在此进行附加文件的添加

cd ~/os-run/initramfs
find . | cpio -o -H newc | gzip > ../initramfs.img

    成功的标志为出现：4734 blocks。这个数字可能不同，但只要不是个位数就可以。

    如果需要在你编译出的系统中添加测试文件，请在 chmod +x ~/os-run/initramfs/init 步骤后，在 ~/os-run/initramfs 目录下添加你想要带到新系统中的额外初始文件，之后按照剩余步骤执行即可。值得说明的是，initramfs 文件夹就是你创建的新系统的根目录。

    另外，推荐编译 c 代码的方式为：gcc -m32 -static your_code.c -o your_code，你可以新建一个临时目录进行编译，再将编译结果拷贝至 initramfs 文件夹下。

  9. 运行：

    cd ~/os-run

qemu-system-i386 \
  -kernel bzImage \
  -initrd initramfs.img \
  -append "console=ttyS0 earlyprintk=serial rdinit=/init" \
  -nographic \
  -serial mon:stdio

    会有很多日志输出，停止后按几下 Enter，出现 # 号即为成功。

    如果想要退出，按下 Ctrl+A，松开后按下 X 即可。

其他事项

一、如何在 wsl 中使用 vpn

请优先看下面的 “wsl 中无法链接到 github 仓库的解决方案” 步骤，如果仍然无法拉取仓库再考虑此说明。

如果 pull 与 push 操作失败，可参考以下基于 Clash Verge 的方法。

  1. 打开clash的配置文件并修改这部分内容： 
    tun:
  enable: true
  auto-route: true
  strict-route: true
  dns-hijack:
    - any:53
    注意，你需要修改共三个文件：clash-verge.yaml、clash-verge-check.yaml、config.yaml。
  2. 可以在 wsl 中使用以下命令测试，有输出大抵是没有问题的： 
    curl ipinfo.io

二、关于代码的二次编译

  1. 如果你的代码已经被编译过了，你在修改了代码之后想重新编译，你可以使用以下命令。执行目录为项目根目录（os-linux_3.10-ujs 文件夹）： 
    sudo rm ./output/bzImage
sudo rm ./output/*.ko
sudo rm -rf ~/os-run/
    之后，重新执行“编译与运行你的内核”部分的命令即可。

三、关于此项目中的 busybox 目录

  1. 这里的 busybox 是使用以下方式获取的，在此略作说明： 
    git clone https://git.busybox.net/busybox
cd ./busybox/
rm -rf ./.git
rm ./.gitignore

四、关于 raw 分支

  1. raw 分支为未进行任何开发时的源码备份，不可以进行任何修改，已作锁定。

五、如何在 vscode 中打开 wsl 中的文件

  1. 前往扩展商店下载 “WSL” 插件，注意是 Microsoft 发行的。

  2. 在 vscode 顶端的搜索框输入：“> wsl”，选择 “Connect to wsl”，然后打开你的项目文件夹即可。

六、wsl 中无法链接到 github 仓库的解决方案

  1. 在 wsl 中输入以下命令，创建你的 ssh key： 
    ssh-keygen -t ed25519 -C "你的GitHub邮箱"
    之后一路回车即可。
  2. 使用以下命令，得到你的公钥： 
    cat ~/.ssh/id_ed25519.pub
    然后复制屏幕出现的你的公钥到剪贴板。
  3. 按照以下操作执行：GitHub → 头像 → Settings → SSH and GPG keys → New SSH key → 粘贴公钥并随意取个名字 → 保存。
  4. 在 wsl 中使用以下命令： 
    vim ~/.ssh/config
    然后，按照 vim 编辑器的方式将以下内容贴进去： 
    Host github.com
  Hostname ssh.github.com
  Port 443
  User git
  5. 然后使用以下方式去拉取代码即可： 
    cd ~
git clone git@github.com:qzddmyc/os-linux_3.10-ujs.git

七、关于 docker 容器的清理

  1. 如果你重复使用 docker build 创建容器，这会导致产生很多的碎片，可以使用以下命令查看： 
    docker images
    当然，这条命令可以清楚地看到所有容器占据的总空间： 
    docker system df
  2. 你可以使用以下命令安全清除所有被标记为 <none> 的无用容器： 
    docker system prune

About

Linux kernel 3.10, uses for OS course design.

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