调试分析Linux 0.00引导程序
Bochs虛擬機的配置文件
簡介 Bochs 虛擬機的配置文件
描述待啟動的虛擬機的配置，例如內存大小、啟動鏡像、網絡功能、存儲配置。
Bochs運行后，會先查找配置文件，解析模擬器要虛擬的系統相關信息后啟動系統。
如何設置從軟驅啟動
floppya: 1_44="Image", status=inserted
boot: a
如何設置從硬盤啟動
ata0-master: type=disk, path="30M.sample", cylinders=615, heads=6, spt=17
boot: disk
如何設置調試選項
-
log: bochsout.txt：設置日志生成文件。 -
config_interface：配置界面，一系列菜單和對話框。根據平臺的不同，有3種配置界面可供選擇。 -
display_library：這一行指定了Bochs如何渲染模擬機的顯示輸出。
# windows
config_interface: win32config
display_library: win32, options="gui_debug"
# Linux
# display_library: x, options="gui_debug"
# MacOS
# display_library: sdl2
-
win32表示它將使用Windows原生的GUI庫。options="gui_debug"表示在GUI中啟用調試功能。
Bochs虛擬機的調試技巧
如何單步跟蹤？
命令s，或點擊Step(s)。
如何設置斷點進行調試？
-
vb / vbreak seg:0ffset在虛擬地址上設置指令斷點。 -
lb / lbreak addr在線性地址上設置斷點。 -
b / break / pb / pbreak addr在物理地址上設置斷點。 -
info break顯示當前所有斷點的信息。 -
d / del / delete n刪除斷點 n。（斷點是從1開始編號的）
如何查看通用寄存器的值？
registers / reg / r
如何查看系統寄存器的值？
-
sreg查看段寄存器 -
info flags查看標志寄存器 -
cr查看控制寄存器
如何查看內存指定位置的值？
-
x /nuf addr檢查位于線性地址addr處的內存內容 -
xp /nuf addr檢查位于物理地址addr處的內存內容 - 參數
n：顯示內存單元的計數值，默認為1 - 參數
u：單元大小，默認為w-
b：bytes 1字節 -
h：halfwords 2字節 -
w：words 4字節 -
g：giantwords 8字節
-
- 參數
f：顯示格式，默認為x-
x：hex 十六進制數 -
d：decimal 十進制數 -
u：unsigned 無符號十進制 -
o：octal 八進制 -
t：binary 二進制數 -
c：char 對應的字符
-
如何查看各種表，如 gdt ，idt ，ldt 等？
-
info gdt-
info gdt [num]顯示第num項
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info idtinfo ldt
如何查看 TSS？
info tss
如何查看棧中的內容？
print-stack
如何在內存指定地方進行反匯編？
u/disasm/disassemble start end-
u /10：反匯編從當前地址開始的10條指令
計算機引導程序
如何查看 0x7c00 處被裝載了什么？
查看數據： View -> Linear Dump 輸入 0x7c00。
反匯編：u/disasm/disassemble 0x7c00 end
如何把真正的內核程序從硬盤或軟驅裝載到自己想要放的地方;
調用BIOS中斷int 0x13功能2從啟動盤讀取代碼。
如何查看實模式的中斷程序？
實模式的中斷向量表處于內存0開始的地方。中斷向量表中中斷向量保存著中斷程序的入口地址。
如何靜態創建 gdt 與 idt ？
在程序中定義數據，靜態輸入對應的gdt與idt的值。
如何從實模式切換到保護模式？
控制寄存器CR0位0，為標志PE。置位時為保護模式，復位時為實模式。
利用lmsw指令，Load Machine State Word，將PE置為1，切換到保護模式。
調試跟蹤 jmpi 0,8 ，解釋如何尋址？
此時不是實模式下的段基址與偏移地址的尋址方式了。段值已經是段選擇子。
0為偏移量，8為段選擇子，對應GDT中的段描述符2。
即從GDT中找到段選擇子為 8的段描述符，然后從段描述符中，取出基地址（base address），與偏移量合成線性地址。
該指令執行后，CS:IP即變為0x8:0x0。
實驗報告
請簡述 head.s 的工作原理
- 初始化GDT和IDT，設置GDHR和IDTR。
- 設置8253定時芯片。
- 設置定時中斷門描述符和系統調用陷阱門描述符，分別在IDT表的第8項和第128項。
- 利用
iret命令，跳轉到程序 任務0。
記錄head.s的內存分布狀況
簡述head.s 57至62行在做什么
57至62行：
<57> pushl $0x17 # 堆棧段選擇符（SS）入棧
<58> pushl $init_stack # 堆棧段偏移（SP）入棧
<59> pushfl # 標志寄存器入棧
<60> pushl $0x0f # 代碼段選擇符（CS）入棧
<61> pushl $task0 # 代碼段偏移（IP）入棧
<62> iret
因為當前head.s 程序是內核程序，特權級別為 0。
由于處于特權級0的代碼不能直接把控制權轉移到特權級3的代碼中執行，但中斷返回操作可以。因此，可以利用中斷返回指令 iret來啟動任務0。
具體操作是，在初始堆棧init_stack中人工設置一個返回環境（初始堆棧也是任務0的用戶棧）：
- 任務0的 TSS段選擇符加載到任務寄存器
LTR。 - 任務0的 LDT段選擇符加載到
LDTR。 - 任務0的用戶棧指針（
SS:SP），代碼指針（CS:IP）以及標志寄存器壓入棧中。 - 執行返回中斷指令
iret。彈出棧中內容，對應到任務0的堆棧指針、代碼指針、標志寄存器。
簡述iret執行后，pc如何找到下一條指令？
由于在iret前，棧中壓入了代碼指針，即代碼段的段選擇符和偏移量（CS:IP）,所以iret后，彈出代碼指針，pc根據當前代碼指針執行下一條指令。
記錄 iret 執行前后，棧是如何變化的？
執行前：可以看到，棧頂自下的5個內容（雙字）分別為 IP、CS、EFLAGS、SP、SS。對應壓棧的順序。
執行后：可見，彈出5個雙字，
當任務進行系統調用時，即 int 0x80 時，記錄棧的變化情況。
任務0進行系統調用int 0x80前：
SS:0x17 ESP:0x0bd8
CS:0x0F EIP:0x10E9
棧空間為任務0的用戶棧，即init_stack。
系統調用后：
SS:0x10 ESP:0x0e4c
CS:0x08 EIP:0x166
棧空間為任務0的內核棧。ESP不為0x0e60，可知棧中壓入了內容。
觀察圖，發現棧中壓入了5個雙字，由棧頂自下分別為 調用前的EIP、調用前的CS、調用前的EFLAGS、調用前的ESP、調用前的SS。
可知，在調用中斷時，指令int 0x80，會將當前任務的該 5個寄存器內容壓入調用后的棧空間中。也就是被調用者保存。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的调试分析Linux 0.00引导程序的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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