linux ド素人だけど OS 自作 みかん 本にチャレンジしてみた

お疲れ様です。
自分の環境で完走できたので、忘れないうちに手順をメモしておきます。

-2 章 当たりを着ける

以下の URL を確認。
WSL2 , Ubuntu 20.4 で動作確認した偉人を発見。
なるほど、下手こかなければ何とかなりそうだ。

-1 章 付録A 開発環境のインストール

WSL2 and Ubuntu のインストール

以下の URL を死ぬほどパクる。
当たりを着けた Ubuntu 20.4 をインストール

Xサーバーの設定とインストール

インストールは適当に。
むしろ設定の方が迷う人が多いかもしれないが、
書籍の通りで十分。念のため分かりやすい URL を貼る

0 章 ubuntu を起動

恐れず、Enter new UNIX username: と New password: , Retype new password: を適当に入力
とりあえず、以下のコマンドを打ってみる。
その後の必要な手順

step1

以下の記述を.bashrc の一番下の行に書き込む

export DISPLAY=$(ipconfig.exe | grep "IPv4" | head -1 | awk '{print $NF}' | awk 'sub(/\r$/,"")'):0.0

ではファイルを開きましょう。

sudo vi .bashrc

linux のエディタの編集方法も念のためメモ。

(コピーして、ubuntu 画面上で右クリックするとコピーしたテキストを勝手に貼ってくれる)

このコマンドは以下から拝借。

step2

.bashrc を起動時に勝手に読み込んでくれるように
適当なパッチ的な手順を踏む。

sudo vi .bash_profile

ubuntu を再起動して以下を試してみる。

$ echo $DISPLAY
192.168.11.13:0.0

ok なんか数字の羅列が出てきた。これで良し。

1章 hello world まで

基本は以下を参照に進めていく。

以下のコマンドを実行

$ sudo apt update
$ sudo apt install git
$ cd $HOME
$ git clone https://github.com/uchan-nos/mikanos-build.git osbook

続いて開発環境のインストール

$ sudo apt install ansible
$ cd $HOME/osbook/devenv
$ ansible-playbook -K -i ansible_inventory ansible_provision.yml

冒頭の記事通りに
インストールが終わったら、
以下のコマンドで動作確認。

$ iasl -v
$ ls $HOME/edk2

ubuntu を再起動して次のステップへ。
速攻でありものを取得

$ curl -O https://raw.githubusercontent.com/uchan-nos/mikanos-build/master/day01/bin/hello.efi

では以下のコマンドを打つ。

$ qemu-img create -f raw disk.img 200M                  //img ファイルを作成
$ mkfs.fat -n 'MIKAN OS' -s 2 -f 2 -R 32 -F 32 disk.img //Fat で初期化
$ mkdir -p mnt　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    //mnt を作成
$ sudo mount -o loop disk.img mnt                       //mnt に img を突っ込む
$ sudo mkdir -p mnt/EFI/BOOT                            //mnt の中に EFI/BOOT を作り
$ sudo cp hello.efi mnt/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI            //その中に .efi をねじ込む
$ sudo umount mnt                                       //mount 解除(お作法!?

以下のコマンドで Hello world を確認した。

$ qemu-system-x86_64 -drive if=pflash,file=$HOME/osbook/devenv/OVMF_CODE.fd -drive if=pflash,file=$HOME/osbook/devenv/OVMF_VARS.fd -hda disk.img

ただ、出てくるまで 1,~2 分待った(笑)

C ファイルからも Hello world してみた

以下のコマンドをタイプ

$ cd $HOME/osbook/day01/c
$ clang -target x86_64-pc-win32-coff -mno-red-zone -fno-stack-protector -fshort-wchar -Wall -c hello.c
$ lld-link /subsystem:efi_application /entry:EfiMain /out:hello.efi hello.o
$ $HOME/osbook/devenv/run_qemu.sh hello.efi

一応動いた。

今後の勉強に役立ちそうなサイトを見つけたので
メモで貼っておく。

2 章に行く前に

付録 B をちょっとカジル

$ mkdir $HOME/workspace
$ cd $HOME/workspace
$ git clone https://github.com/uchan-nos/mikanos.git

2 章 EDKII で hello world

以下を参考にしながらコマンドを打つ

$ cd $HOME/workspace/mikanos/
$ git checkout osbook_day02a
$ cd ~/edk2
$ ln -s $HOME/workspace/mikanos/MikanLoaderPkg ./
$ source edksetup.sh

すると Conf の下に target.txt が生成されるので
以下の項目を上書き。

#before
 ACTIVE_PLATFORM       = EmulatorPkg/EmulatorPkg.dsc
#after
 ACTIVE_PLATFORM       = MikanLoaderPkg/MikanLoaderPkg.dsc

#before
 TARGET_ARCH           = IA32
#after
 TARGET_ARCH           = X64

#before
 TOOL_CHAIN_TAG        = VS2015x86
#after
 TOOL_CHAIN_TAG        = CLANG38

なぜこのようなことをするのか、
補足の page を貼る。

変更が出来たら、さぁ build だ

$ cd $HOME/edk2
$ build

終わったら、以下のコマンドを実行。

$HOME/osbook/devenv/run_qemu.sh $HOME/edk2/Build/MikanLoaderX64/DEBUG_CLANG38/X64/Loader.efi

hello world が少し変わった。

pointer について以下のサイトが分かりやすかった。

3章 カーネル

以下の page がとても参考になりました。

$ cd $HOME/workspace/mikanos   
$ git checkout osbook_day03a
$ cd kernel
$ clang++ -O2 -Wall -g --target=x86_64-elf -ffreestanding -mno-red-zone \
-fno-exceptions -fno-rtti -std=c++17 -c main.cpp
$ ld.lld --entry KernelMain -z norelro --image-base 0x100000 --static -o kernel.elf main.o

カーネルが出来たらしいので、ブートローダーをビルドして
カーネルの起動を試みる。

% cd $HOME/edk2
% source edksetup.sh 
% build
% $HOME/osbook/devenv/run_qemu.sh $HOME/edk2/Build/MikanLoaderX64/DEBUG_CLANG38/X64/Loader.efi $HOME/workspace/mikanos/kernel/kernel.elf

なんか、それっぽい。次行こう。

ブートローダーの書き換えのみでいいらしい。

$ cd $HOME/workspace/mikanos
$ git checkout osbook_day03b
$ cd $HOME/edk2
$ source edksetup.sh
$ build
$ $HOME/osbook/devenv/run_qemu.sh $HOME/edk2/Build/MikanLoaderX64/DEBUG_CLANG38/X64/Loader.efi $HOME/workspace/mikanos/kernel/kernel.elf

出来たようなので次に行く。
以下の記事では Error になったようだが、
こちらの windows の環境では問題なく動いた。

$ cd $HOME/workspace/mikanos
$ git checkout osbook_day03c
$ cd kernel
$ source $HOME/osbook/devenv/buildenv.sh
$ echo $CPPFLAGS
$ clang++ $CPPFLAGS -O2 --target=x86_64-elf -fno-exceptions -ffreestanding -c main.cpp
$ ld.lld $LDFLAGS --entry KernelMain -z norelro --image-base 0x100000 --static -o kernel.elf main.o

$ cd $HOME/edk2
$ source edksetup.sh
$ build

$ $HOME/osbook/devenv/run_qemu.sh $HOME/edk2/Build/MikanLoaderX64/DEBUG_CLANG38/X64/Loader.efi $HOME/workspace/mikanos/kernel/kernel.elf

実は 4 章に入ってしまいますが、
make をやってみます。

$ cd $HOME/workspace/mikanos/kernel
$ git checkout osbook_day04a
$ source $HOME/osbook/devenv/buildenv.sh
$ make
$ $HOME/osbook/devenv/run_qemu.sh $HOME/edk2/Build/MikanLoaderX64/DEBUG_CLANG38/X64/Loader.efi $HOME/workspace/mikanos/kernel/kernel.elf

参考 URL はこちら。

4章 ピクセルをいじる

以下の URL を参考に。

$ cd $HOME/workspace/mikanos/kernel
$ git checkout osbook_day04b
$ source $HOME/osbook/devenv/buildenv.sh
$ make
$ cd $HOME/edk2
$ source edksetup.sh
$ build
$ $HOME/osbook/devenv/run_qemu.sh $HOME/edk2/Build/MikanLoaderX64/DEBUG_CLANG38/X64/Loader.efi $HOME/workspace/mikanos/kernel/kernel.elf

次の演習については流用で行けると思った。

$ cd $HOME/workspace/mikanos/kernel
$ git checkout osbook_day04c
$ source $HOME/osbook/devenv/buildenv.sh
$ make
$ cd $HOME/edk2
$ source edksetup.sh
$ build
$ $HOME/osbook/devenv/run_qemu.sh $HOME/edk2/Build/MikanLoaderX64/DEBUG_CLANG38/X64/Loader.efi $HOME/workspace/mikanos/kernel/kernel.elf

osbook_04day0d も同じ要領で行けます。

5章文字を表示してみる

アプローチは前章と同じ。

$ cd $HOME/workspace/mikanos/kernel
$ git checkout osbook_day05a
$ source $HOME/osbook/devenv/buildenv.sh
$ make
$ cd $HOME/edk2
$ source edksetup.sh
$ build
$ $HOME/osbook/devenv/run_qemu.sh $HOME/edk2/Build/MikanLoaderX64/DEBUG_CLANG38/X64/Loader.efi $HOME/workspace/mikanos/kernel/kernel.elf

コマンドは基本的に同じです。
後は osbook_day"**" <= ココだけ変えれば OK です。
残りは一気にやります。

osbook_day05b	osbook_day05c	osbook_day05d	osbook_day05e	osbook_day05f

6章マウスとPCI

コマンドは 前章と要領は同じです。

osbook_day05b	osbook_day05c	osbook_day05d

7章割り込みとFIFO

コマンドは 前章と要領は同じです。

osbook_day07a	osbook_day07b

8章メモリ管理に挑戦

コマンドは 前章と要領は同じです(あってるかな)。

osbook_day08a	osbook_day08b	osbook_day08c

9章重ね合わせ処理

コマンドは 前章と要領は同じです。
演習 09e は高速化がポイントなんですが、画像では伝えられず(笑)

osbook_day09a	osbook_day09b	osbook_day09c	osbook_day09d	osbook_day09e

まだ途中ですが、一旦ここまで。
お疲れさまでした。

10章ウィンドウ

コマンドは 前章と要領は同じです。
ただのキャプチャですけど、やった人にはわかる画像です(笑)

osbook_day10a	osbook_day10b	osbook_day10c	osbook_day10d	osbook_day10e	osbook_day10f	osbook_day10g

11章タイマとACPI

コマンドは 前章と要領は同じです。

osbook_day11a	osbook_day11b	osbook_day11c	osbook_day11d	osbook_day11e

12章キー入力

コマンドは 前章と要領は同じです。

osbook_day12a	osbook_day12b	osbook_day12c	osbook_day12d	osbook_day12e	osbook_day12f

13章マルチタスク(1)

コマンドは 前章と要領は同じです。
下の画像、差分かります？！(笑)

osbook_day13a	osbook_day13b	osbook_day13c	osbook_day13d

14章マルチタスク(2)

コマンドは 前章と要領は同じです。
画像のみで違いを見せるのは不可能だ。。

osbook_day14a	osbook_day14b	osbook_day14c	osbook_day14d

15章ターミナル

コマンドは 前章と要領は同じよいはず。
一部、動作が書籍と異なる。

osbook_day15a	osbook_day15b	osbook_day15c	osbook_day15d

16章コマンド

コマンドは 前章と要領は同じよいはず。
書籍と異なる動作をメモ
・expr を打つとターミナルがフリーズ
・TaskB がなぜか消えている(最後の演習は消えてもよい)

osbook_day16a	osbook_day16b	osbook_day16c	osbook_day16d	osbook_day16e	osbook_day16f

17章ファイルシステム

コマンドは 前章と要領は同じ。

osbook_day16a	osbook_day16b

18章アプリケーション

osbook_day18b よりコマンドは以下で対応。

$ cd $HOME/workspace/mikanos
$ git checkout osbook_day18b
$ ./build.sh run

osbook_day18a	osbook_day18b	osbook_day18c	osbook_day18d

19章ページング

以下のコマンドで動作確認

$ cd $HOME/workspace/mikanos
$ git checkout osbook_day19a
$ ./build.sh run

20章システムコール

前章と同じコマンドで対応。
演習が一部動作しなかった。

osbook_day20a	osbook_day20b	osbook_day20e

21章アプリからウィンドウ

前章と同じコマンドで対応。

osbook_day21b	osbook_day21c	osbook_day21e	osbook_day21f

22章グラフィックとイベント(1)

前章と同じコマンドで対応。

osbook_day22b	osbook_day22c	osbook_day22d	osbook_day22e	osbook_day22f

23章グラフィックとイベント(2)

前章と同じコマンドで対応。

osbook_day23a	osbook_day23b	osbook_day23c	osbook_day23d	osbook_day23e

24章複数のターミナル

前章と同じコマンドで対応。

osbook_day24a	osbook_day24b	osbook_day24c	osbook_day24e	osbook_day24f	osbook_day24g

25章アプリでファイル読み込み

以下のコマンドで対応

$ cd $HOME/workspace/mikanos
$ git checkout osbook_day25a
$ APPS_DIR=apps ./build.sh run

osbook_day25a	osbook_day25b	osbook_day25c

26章アプリでファイル書き込み

前章と同じコマンドで対応
なぜか osbook_day26 a/b にて mikanos のターミナル上で grep するとフリーズする

osbook_day26c	osbook_day26d

27章アプリのメモリ管理

前章と同じコマンドで対応
なぜか b だけ動かなかった。

osbook_day27a	osbook_day27c	osbook_day27d

28章日本語表示とリダイレクト

以下のコマンドで対応

cd $HOME/workspace/mikanos/
git checkout osbook_day28a
APPS_DIR=apps RESOURCE_DIR=resource ./build.sh run

osbook_day28a	osbook_day28b	osbook_day28c

29章アプリ間通信

前章と同じコマンドで対応
c が今一でした。たぶん sort が分かってないかも。

osbook_day29a	osbook_day29b	osbook_day29c	osbook_day29d

30章おまけアプリ

前章と同じコマンドで対応
b が動かない。e ががっつり日本語表示できない。f だと tokyost.jpg が開けない

osbook_day30a	osbook_day30b	osbook_day30d	osbook_day30e	osbook_day30f

とりあえず finish.
少しずつ技術的に掘り出したので、
興味のある方はこちらもどうぞ。