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Last updated 2002-06-14

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インターフェース 2002年７月号 特集記事・関連ファイル解説

インターフェース 2002/7月号特集号「Linux徹底詳解 ― ブート＆ルートファイルシステム」で使用した、関連ファイルの内容について解説します。関連ファイルはふたつのファイルにまとめました。ひとつは if301_linux_src.tgz (3.3MB)、もうひとつは if301_linux_bin.tgz (3.4MB)です。前者にはソースツリー、後者には完成したフロッピーディスクイメージが含まれています。誌上で十分に解説出来なかった部分については、説明を補足していますので、本文と併せてお読みください。

それではこのソースツリーを利用して、是非ご自分の手でオリジナルのブートディスク、ブートルートディスクを作成してみてください。１００のＣソースをコーディングするよりも、遙かに深くPC-UNIX を理解できるはずです。

西 田　亙　(NISHIDA Wataru)

Top directory

chapter1

chapter2-3

第２・３章では、BIOS 版 Hello, world! プログラムを土台にして、ひとつひとつ機能を積み重ねながら最終的な Linux カーネルローダーを完成させます。誌上ではこの過程が分かりづらいのですが、ソースツリー内部では継承ソースリストはシンボリックリンクで参照し、新しく追加したソースファイルだけをディレクトリに配置していく方法を取っていますので、コードが進化して行く様子を楽しんで頂けると思います。

chapter2-3/hello (Bochs 起動画面)

"make" でブートシグナチャなしのブートセクターイメージ hello が出来上がります。BIOS によってはこのバージョンでも起動可能なのですが、失敗した場合は "make -f Makefile-sig" で hello-sig を作成してください。こちらはブートシグナチャ付きの５１２バイトのブートセクターイメージです。ブート用のフロッピーディスクを作成する場合は、ドライブにフォーマット済みのディスケットを用意し "dd if=hello-sig of=/dev/fd0" を実行してください。

chapter2-3/pass-param (Bochs 起動画面)

"make" でブート・フロッピーディスク・イメージ pass-param.bin が出来上がります。テストを行う前に、新しく作成されたブートパラメーター設定ユーティリティー config を実行してください。stage2 のプログラムサイズは９６０バイトありますので、stage2 のセクターサイズは２となります(５１２バイト／セクター)。よって、起動前に ./config pass-param.bin "mem=4M" 1 0 256 2 3 4 のように stage2 サイズを２に設定してください。他のパラメーターは好きなように設定して構いませんが、stage2 サイズだけは２を指定しないとプログラムが暴走してしまうので、注意してください。Bochs で起動する場合は bochs "floppya: 1_44=pass-param.bin, status=inserted" "boot: a" と指定します。

chapter2-3/load-images (Bochs 起動画面)

"make" でブート・フロッピーディスク・イメージ load-images.bin が出来上がります。テストを行う前に、pass-param.bin と 同様に config を実行してください。stage2 のプログラムサイズは１６９６バイトありますので、stage2 のセクターサイズは４となります。起動前に ./config pass-param.bin "mem=4M" 1 0 256 4 4 512 のように stage2 サイズを４に設定する必要があります。まだ stage3 / 圧縮カーネルイメージは書き込んでいませんので、両者のサイズは好きな値で構いません。

chapter2-3/bzip2-1.0.2-wn

bzip2 (v1.0.2) ソースパッケージに Makefile-lib / mbunzip2.c の２つのファイルを追加し、bzlib.c に修正を加えたものです。普通通りに make を実行すると、bzip2 / bzip2recover / libbz2.a が出来上がり、make -f Makefile-lib を実行すると libbz2.a と libbz2.o が作成されます。mbunzip2.c はオンメモリーで bunzip2 機能を実行するためのテストプログラムです。gcc -o mbunzip2 mbunzip2.c libbz2.o で、実行ファイルが出来上がりますので、あらかじめ bzip2 で圧縮したファイルを展開してみてください。この時、bzip2 の圧縮レベルを変化させると興味深い結果が得られます。

レベル１で圧縮した場合、展開時に必要なワークエリアは 464KB ですが、レベル９で圧縮すると一気に 3.6MB ものメモリーが必要になる点に注意しましょう。

chapter2-3/bunzip

bzip2 のソースツリーから展開に必要な部分だけを抽出したものです。make で作成される bz_decomp.o のサイズは libbz2.o の約半分 (20KB) しかありません。

chapter2-3/boot-kernel (Bochs 起動画面)

いよいよ、オリジナルブートローダーの完成です。"make 一発" で Linux ブートディスク・イメージ boot-kernel.bin が出来上がります。なお、boot-kernel.bin を作成する前に、bunzip ディレクトリに bz_decomp.o が用意されているかどうか確認してください。起動カーネルには /usr/src/linux/vmlinux を利用しますので、前もって適切なコンフィギュレーションを行い(make menuconfig)、make bzImage を実行しておく必要があります。

chapter4

ルートファイルシステム実装を実体験するためのソースツリーです。ディスクイメージを自動作成するための、Makefile を用意しましたので、活用してください(誌上では紹介していません)。

chapter4/minimum-kernel

誌上で利用した最小カーネルの .config ファイルと、このファイルを利用して作成した vmlinux および bzImage が格納されています。以降のサブディレクトリは、すべて ../minimum-kernel/bzImage を参照していますので注意してください。

chapter4/boot-disk (Bochs 起動画面)

open_dev.c は UNIX におけるファイルとデバイスの等価性を確認するためのプログラムです。init-hello.c は /sbin/init の代わりに、カーネル起動時に実行されるプログラムです。１秒置きに Hello, wordl! を表示します。

Makefile は、../minimum-kernel/bzImage および init-hello.c (init) を利用してブートディスクイメージ boot.bin と ルートディスクイメージ root.bin を作成するためのものです。カーネル起動時に "VFS: Insert root floppy and press ENTER" と表示されている点に注目しましょう。

chapter4/boot-root-disk-static (Bochs 起動画面)

２枚の boot.bin と root.bin イメージを１枚の boot_root.bin にまとめるための Makefile です。但し、搭載されるプログラムは静的にリンクされた init です。boot.bin/root.bin ２枚組の時とは異なり、"RAMDISK: Compressed image found at block 293" と表示されている点に注意してください。

chapter4/boot-root-disk-shared1 (Bochs 起動画面)

bash と ls コマンドを共有ライブリーと共に my_boot_root.bin に実装します。しかし、デフォルトでルートファイルシステムは Read only mode でマウントされますので、書き込みができません。そこで、rdev -R my_boot_root.bin 0 を実行し、Read / write mode でマウントします (Bochs 起動画面) 。

chapter4/boot-root-disk-shared2 (Bochs 起動画面)

最後に、いくつかのシステムコマンドやエディター e3 を my_boot_root2.bin に実装します。また /etc/fstab を用意することで、カーネル起動時にルートデバイスと proc file system をマウントします。

Top directory

各ソースディレクトリで作成された、ビルド済みフロッピーディスクイメージです。詳細については、上記の説明を参照してください。