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头歌操作系统2.2第一关

news 2026/4/23 13:36:53

rm -rf cur

我注意到你之前查看的步骤指南有些问题，下面我根据这个实验任务的要求，为你提供修正后的完整操作步骤和答案。

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## 第一步：环境准备

### 1.1 解压版本 1.1 内核

```bash
# 将内核文件复制到 ~/os/ 目录
cp /data/workspace/myshixun/exp1/1.1.tgz ~/os/

# 切换到实验目录并解压
cd ~/os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.1.tgz

# 调整 cur 符号链接指向版本 1.1
rm -rf cur
ln -s 1.1 cur
```

### 1.2 编译内核

```bash
cd 1.1/linux
make
cd ../..
```

---

## 第二步：启动 GDB 调试

打开**两个终端**，分别执行以下操作：

**终端 A（启动 Bochs 虚拟机并等待 GDB 连接）：**

```bash
cd ~/os/linux-0.11-lab
./rungdb
```

**终端 B（启动 GDB 并连接远程目标）：**

```bash
cd ~/os/linux-0.11-lab
./mygdb
```

---

## 第三步：获取调试数据

以下操作均在**终端 B（GDB 端）** 进行。

### 3.1 在 main.c 第 147 行设置断点并运行

```bash
(gdb) b main.c:147
(gdb) c
```

### 3.2 查看 idiv 指令的地址

```bash
(gdb) x/6i $eip
```

输出类似如下内容：

```
=> 0x6903 <main+348>: mov 0x227e0,%eax
0x6908 <main+353>: mov $0x0,%ecx
0x690d <main+358>: cltd
0x690e <main+359>: idiv %ecx
0x6910 <main+361>: mov %eax,0x227e0
0x6915 <main+366>: mov $0x2,%eax
```

其中 `idiv %ecx` 对应的地址就是问题 1 的答案。以上述输出为例，**idiv 指令地址 = 0x690e**（实际值请以你的调试输出为准）。

### 3.3 查看 idiv 指令执行前的寄存器状态（问题 2）

```bash
(gdb) info registers
```

记录 **CS** 和 **EIP** 的值（当前指令位置），以及 **SS** 和 **ESP** 的值（当前栈位置）。例如：

- CS:EIP = `0xf:0x690e`
- SS:ESP = `0x17:0x2573c`

> **注意**：以上值为示例，请以你的实际调试输出为准。

### 3.4 单步执行 idiv 指令

```bash
(gdb) si
```

### 3.5 查看 idiv 指令执行后的寄存器状态（问题 3 前半部分）

```bash
(gdb) info registers
```

再次记录 **CS** 和 **EIP** 的值（新的指令位置，应已跳转至异常处理程序），以及 **SS** 和 **ESP** 的值（新的栈位置，应已切换至内核栈）。例如：

- 新 CS:EIP = `0x8:0x7964`
- 新 SS:ESP = `0x10:0x1fa0c`

### 3.6 查看栈顶状态，提取恢复点和用户栈位置（问题 3 后半部分）

```bash
(gdb) x/5wx $esp
```

该命令以十六进制显示栈顶 5 个 32 位字，输出类似如下内容：

```
0x1fa0c: 0x00006910 0x0000000f 0x00000246 0x0002573c 0x00000017
```

根据 x86 异常处理机制，当发生特权级切换时，CPU 向内核栈依次压入：
- **EIP**（恢复点位置的低 32 位，第一个值）
- **CS**（恢复点位置的高 16 位，第二个值的低 16 位）
- **EFLAGS**（第三个值）
- **ESP**（用户栈位置的低 32 位，第四个值）
- **SS**（用户栈位置的高 16 位，第五个值的低 16 位）

因此：

- **恢复点位置** = 第二个值的低 16 位 : 第一个值 = `0xf:0x6910`（注意：恢复点通常是 idiv 的**下一条指令地址**，即 `0x6910`）
- **用户栈位置** = 第五个值的低 16 位 : 第四个值 = `0x17:0x2573c`

> **注意**：以上值为示例，请以你的实际调试输出为准。`x/5wx $esp` 命令的输出顺序可能与上述不同，但**恢复点位置通常是 idiv 指令的下一条指令地址**，用户栈位置应与 idiv 执行前的 SS:ESP 一致。

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## 第四步：填写答案文件

将以上获得的实际值填写到 `/data/workspace/myshixun/第一关.txt` 文件中，格式如下：

```
1. idiv 指令地址：0x690e
2. idiv 执行前指令位置（CS:EIP）：0xf:0x690e，栈位置（SS:ESP）：0x17:0x2573c
3. idiv 执行后指令位置（CS:EIP）：0x8:0x7964，栈位置（SS:ESP）：0x10:0x1fa0c；恢复点位置：0xf:0x6910，用户栈位置：0x17:0x2573c
```

> **重要提示**：以上值仅为示例！请务必将你自己的实际调试输出值填入文件，否则评测会失败。

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## 常见问题与解决方案

### Q1：GDB 连接失败？
- 检查终端 A 是否已成功启动 Bochs 并显示 `waiting for connection on port 1234`
- 检查终端 B 是否在正确的目录下执行 `./mygdb`

### Q2：找不到 main.c:147 行？
- 确保已正确编译并链接了版本 1.1 的内核
- 使用 `(gdb) list main` 查看 main 函数的源码，确认 `jiffies = jiffies/0;` 的实际行号

### Q3：x/5wx $esp 输出看不懂？
- x86 栈是从高地址向低地址增长的，`$esp` 指向当前栈顶
- 栈中内容从低地址到高地址依次是：EIP、CS、EFLAGS、ESP、SS
- 栈的详细结构示意图如下：