第七章：把手弄脏 - 编译与运行

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。

前面六章，我们从理论层面理解了 EwokOS 的方方面面：架构、进程、IPC、内存、驱动。现在，让我们从读者变成实践者，亲手把 EwokOS 运行起来。

就像学习游泳，看再多视频也比不上跳进水里试一次。操作系统也是一样——只有当你看到内核从零启动，看到 Shell 提示符出现，你才会真正理解这些抽象概念是如何变成现实的。

准备好了吗？让我们开始这段实践之旅。

7.1 准备工作

你需要一台 Linux 或 macOS 电脑。Windows 用户建议使用 WSL2。

安装工具链

EwokOS 是为 ARM 架构编写的，所以我们需要一个交叉编译器。我们需要 arm-none-eabi-gcc。

macOS (Homebrew):

brew tap PX4/homebrew-px4
brew install gcc-arm-none-eabi-49
brew install qemu

Ubuntu/Debian:

sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi qemu-system-arm

7.2 编译内核

EwokOS 支持多种硬件平台，最方便的是在 QEMU 模拟器上运行 Raspberry Pi (树莓派)。

下载源码：

git clone https://github.com/MisaZhu/ewokos.git
cd ewokos

编译内核：进入树莓派构建目录（以 Raspberry Pi 2 为例）：
```
cd kernel/build/raspi2/pix
make
```
如果一切顺利，你会看到 kernel7.img 生成了。
编译文件系统： EwokOS 需要一个根文件系统 (RootFS) 才能启动。
```
cd ../../../system
make
```
这会编译所有的驱动和应用程序，并打包成 root.ext2。

7.3 运行！

回到构建目录，启动 QEMU：

cd kernel/build/raspi2/pix
make run

你会看到一个黑色的窗口弹出，EwokOS 的启动日志开始刷屏。几秒钟后，你会看到登录提示：

login: root
password: <直接回车>

恭喜你！你已经成功进入了 EwokOS 的世界。

7.4 接下来去哪儿？

现在你已经跑起来了，可以试着修改一下代码：

改改欢迎语：去 system/basic/bin/login/login.c，把 "Welcome to EwokOS" 改成你的名字。
写个小程序：在 system/basic/bin 下新建一个目录，写个 hello.c，在 Makefile 里加上它，编译运行看看。
读读内核：从 kernel/kernel/src/kernel.c 开始，跟着代码走一遍启动流程。

微内核的世界博大精深，EwokOS 只是为你打开了一扇窗。希望这本小册子能让你对操作系统有更直观的认识。现在，去探索代码的海洋吧！

7.5 真实硬件部署

在模拟器上玩够了？来点真的！

7.5.1 制作 SD 卡

EwokOS 支持直接从 SD 卡启动。你需要：

准备 SD 卡：至少 1GB，建议 4GB 以上。

分区：

# 使用 fdisk 创建分区
# 分区 1: FAT32, 64MB (启动分区)
# 分区 2: EXT2, 剩余空间 (根文件系统)

复制文件（以 Raspberry Pi 2 为例）：

# 挂载启动分区
mount /dev/sdX1 /mnt/boot

# 复制固件和内核
cp bootcode.bin start.elf config.txt /mnt/boot/
cp kernel/build/raspi2/pix/kernel7.img /mnt/boot/

# 挂载根文件系统分区
mount /dev/sdX2 /mnt/root

# 写入根文件系统
cd system/build
sudo dd if=root.ext2 of=/dev/sdX2 bs=1M

插入 Raspberry Pi，上电启动！

7.5.2 串口调试

如果 EwokOS 启动失败，你需要串口来看内核日志：

硬件连接：

USB 转 TTL 线
TX -> GPIO14 (Pin 8)
RX -> GPIO15 (Pin 10)
GND -> GND (Pin 6)

软件配置：

# Linux/Mac
sudo minicom -D /dev/ttyUSB0 -b 115200

# 或使用 screen
screen /dev/ttyUSB0 115200

你会看到内核启动日志：

[kernel] EwokOS v0.x starting...
[kernel] MMU enabled
[kernel] SMP: 4 cores detected
[kernel] Loading init...
[init] Mounting root filesystem...
[core] Starting VFS...
...

7.5.3 支持的硬件平台

EwokOS 已移植到多种硬件：

树莓派系列：

Raspberry Pi 1 (ARMv6, 单核)
Raspberry Pi 2 (ARMv7, 4 核)
Raspberry Pi 3 (ARMv8, 64 位, 4 核)
Raspberry Pi 4 (ARMv8, 64 位, 4 核)
Raspberry Pi 5（开发中）

其他开发板：

ARM Versatile PB (QEMU)
Orange Pi
Miyoo 掌机
Rockchip RK3128, RK3506

每个平台的编译路径不同：

# Raspberry Pi 2
cd kernel/build/raspi2/pix

# Raspberry Pi 3 (64 位)
cd kernel/build/raspi3/pix64

# Versatile PB
cd kernel/build/versatilepb/pix

7.6 调试技巧

使用 GDB 调试内核

EwokOS 支持 GDB 远程调试：

启动调试服务器：
```
cd kernel/build/raspi2/pix
make debug
```
QEMU 会监听 1234 端口。

连接 GDB：

# 另开一个终端
make gdb

或手动连接：

arm-none-eabi-gdb kernel.elf
(gdb) target remote localhost:1234
(gdb) break kernel_main
(gdb) continue

常用 GDB 命令

(gdb) info registers       # 查看寄存器
(gdb) x/16x 0x8000        # 查看内存
(gdb) bt                   # 查看调用栈
(gdb) list                 # 查看源代码
(gdb) step                 # 单步执行

7.7 性能分析

查看进程信息

# 列出所有进程
ps

# 查看进程详细信息
cat /proc/1/info

# 查看 CPU 使用率
top

内存使用

# 查看内存统计
free

# 查看进程内存映射
cat /proc//maps

微内核的世界博大精深，EwokOS 只是为你打开了一扇窗。希望这本小册子能让你对操作系统有更直观的认识。现在，去探索代码的海洋吧！

7.8 扩展阅读

想深入了解 EwokOS？这里有一些资源：

官方仓库：https://github.com/MisaZhu/ewokos
文档目录：docs/ 下有各平台的详细部署文档
源码导读：
- 从 kernel/kernel/src/kernel.c 开始，这是内核入口
- 看 system/basic/init/init.c，了解用户空间启动
- 读 system/basic/sbin/vfsd/vfsd.c，理解 VFS 实现
- 研究 system/basic/drivers/ 下的驱动代码

学习建议：

先在 QEMU 上跑起来，熟悉系统
试着修改内核，添加自己的系统调用
写一个简单的驱动（比如 LED 闪烁）
移植到真实硬件，体验完整流程

操作系统不再是黑盒，你已经掌握了打开它的钥匙！

7.9 你的操作系统之旅才刚刚开始

恭喜你！你已经完成了这本 EwokOS 入门指南。从理论到实践，从架构到代码，你已经掌握了微内核操作系统的核心知识。

但这只是开始。操作系统是一个博大精深的领域，还有无数有趣的话题等待探索：

继续学习的方向

1. 深入 EwokOS 源码

研究调度器的实现细节，理解抢占式调度
跟踪一次系统调用的完整路径
分析内存管理的页表数据结构
阅读 VFS 的源码，理解文件系统如何工作

2. 编写自己的驱动

为 LED 编写一个简单的驱动
实现一个虚拟的字符设备
移植一个新的文件系统（如 FAT32）
为新的硬件平台适配 EwokOS

3. 性能优化

分析系统的性能瓶颈
优化 IPC 的效率
实现更先进的调度算法（如 CFS）
改进内存分配器

4. 对比其他操作系统

阅读 Linux 内核源码，对比宏内核的设计
研究 Minix 3，Andrew Tanenbaum 的现代微内核
了解 Fuchsia，Google 的下一代操作系统
学习 seL4，世界上第一个形式化验证的微内核

一些建议

从简单开始：不要试图一次理解所有东西。选择一个感兴趣的模块（如调度器），深入研究它。

动手实践：修改代码，看看会发生什么。故意引入 bug，然后用 GDB 调试。失败是最好的老师。

阅读经典：

《Operating System Concepts》（恐龙书）- 理论基础
《Operating Systems: Design and Implementation》（Tanenbaum）- Minix 的设计
《Linux Kernel Development》- Linux 内核实践

加入社区：

EwokOS GitHub 仓库：https://github.com/MisaZhu/ewokos
提交 Issue，贡献代码
与其他爱好者交流

最后的话

操作系统不再是一个黑盒子。你已经看到了它的内部运作，理解了它的设计哲学。无论你将来从事什么方向的开发——Web、移动、嵌入式、游戏——这些知识都会让你成为更优秀的工程师。

记住，每一个伟大的操作系统都始于一个简单的想法：

Unix 始于"简单即美"
Linux 始于一个学生的业余项目
EwokOS 始于对微内核的热爱

也许有一天，你会创造出属于自己的操作系统。那时，请记得这段学习之旅。

操作系统的世界永远欢迎你。继续探索，继续创造！

第七章：把手弄脏 - 编译与运行

第七章：把手弄脏 - 编译与运行

7.1 准备工作

安装工具链

7.2 编译内核

7.3 运行！

7.4 接下来去哪儿？

7.5 真实硬件部署

7.5.1 制作 SD 卡

7.5.2 串口调试

7.5.3 支持的硬件平台

7.6 调试技巧

使用 GDB 调试内核

常用 GDB 命令

7.7 性能分析

查看进程信息

内存使用

7.8 扩展阅读

7.9 你的操作系统之旅才刚刚开始

继续学习的方向

一些建议

最后的话

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