User Library

在 General Purpose OS 中，程式是由 OS 幫忙載入到記憶體中的，並且 OS 會負責為每個程式都建立一個 Virtual Address Space。這些程式的進入、結束以及與 kernel 溝通的 system call，是透過 User Library 來實作。

user/linker.ld

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SECTIONS
{
    . = 0x0;
    .text.entry : {*(text.entry) }
    .text : { *(.text) }
    .rodata : { *(.rodata) }
    .data : {*(.data)}
    .bss : {
        . = ALIGN(16);
        *(.bss*)
    }
}

user/user_lib.S

user library 幫我們進入到 main function 並在執行結束後 exit (system call)

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.section ".text.entry"

.global _user_entry
_user_entry:
	bl main
	bl exit

user/user.c

spec 要求實作一個簡易的 shell，shell 的實作基本上與 Lab 1 一致

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#include "user_lib.h"
#include "shell.h"

int main() {
    while (1) {
        char cmd[64];
        shell_input(cmd);
        shell_controller(cmd);
    }
}

Embed compiled binary

Makefile

編譯 user_embed.elf 並將其與 kernel linking

由於 raw binary loader 無法取得 .bss 資訊，所以需要盡量避免非初始化 global 或 static variables 的情況，並在編譯過程加上 -fno-zero-initialized-in-bss 的 flag，使變數放在 .data 且 objcopy 後還會繼續留存

spec 的基本要求是實作一個 raw binary loader，加分題才會有 ELF loader

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USER_CFLAGS = -Wall -Wextra -nostdlib -nostdinc -fno-zero-initialized-in-bss -fno-builtin-printf -fno-builtin-memcpy -Ilib -c -Werror

kernel8.img: $(SRC_OBJS_FILES) $(LIB_OBJS_FILES) user_embed.elf
	$(LD) $(SRC_OBJS_FILES) $(LIB_OBJS_FILES) user_embed.elf -T $(SRC_DIR)/linker.ld -o kernel8.elf
	$(OBJCPY) -O binary kernel8.elf kernel8.img

# build user library

$(BUILD_DIR)/user/%_c.o: $(USER_DIR)/%.c
	mkdir -p $(@D)
	$(CC) $(USER_CFLAGS) $< -o $@

$(BUILD_DIR)/user/%_asm.o: $(USER_DIR)/%.S
	mkdir -p $(@D)
	$(CC) $(USER_CFLAGS) $< -o $@

user_embed.elf: $(USER_OBJS_FILES) $(LIB_OBJS_FILES)
	$(LD) $(USER_OBJS_FILES) $(LIB_OBJS_FILES) -T $(USER_DIR)/linker.ld -o user.elf
	$(OBJCPY) -O binary user.elf user.img
	$(LD) -r -b binary user.img -o user_embed.elf

$(LD) -r -b binary user.img -o user_embed.elf 會建立 3 個 symbols:

_binary_user_img_start
_binary_user_img_end
_binary_user_img_size

External References

.bss section：C 語言所種下的因