ฉันไม่ค่อยเข้าใจกระบวนการคอมไพล์ของเคอร์เนล Linux เมื่อฉันติดตั้งระบบ Linux บนเครื่องของฉัน
นี่คือบางสิ่งที่ทำให้ฉันสับสน:
ฉันสับสนมากสองสามวันขอบคุณสำหรับการตอบกลับ
คำตอบ:
ไบนารีรอบแรกสำหรับกล่อง Linux ของคุณถูกสร้างขึ้นบนกล่อง Linux อื่น ๆ (อาจ)
ไบนารีสำหรับระบบลินุกซ์ตัวแรกถูกสร้างขึ้นบนแพลตฟอร์มอื่น
ไบนารีสำหรับคอมพิวเตอร์นั้นสามารถติดตามรูทของพวกเขากลับไปยังระบบดั้งเดิมที่สร้างบนแพลตฟอร์มอื่นได้
...
ผลักดันสิ่งนี้ให้ไกลพอและคุณจะพบคอมไพเลอร์ที่สร้างขึ้นด้วยเครื่องมือดั้งเดิมมากขึ้นซึ่งสร้างขึ้นบนเครื่องอื่นที่ไม่ใช่โฮสต์
...
ให้ผลักดันและคุณพบว่าเครื่องคอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นเพื่อให้คำแนะนำของพวกเขาอาจถูกป้อนโดยการตั้งค่าสวิทช์บนแผงด้านหน้าของตัวเครื่อง
สิ่งที่เจ๋งมาก
กฎคือ "สร้างเครื่องมือเพื่อสร้างเครื่องมือเพื่อสร้างเครื่องมือ ... " เช่นเดียวกับเครื่องมือที่ใช้สภาพแวดล้อมทางกายภาพของเรา หรือที่เรียกว่า "ดึงตัวเองขึ้นมาด้วย bootstraps"
ฉันคิดว่าคุณควรแยกแยะระหว่าง:
รวบรวมวี: ในการใช้คอมไพเลอร์ซอร์สโค้ดกระบวนการและผลิตรหัสปฏิบัติการ[1]
และ
ติดตั้งโวลต์: เพื่อเชื่อมต่อการตั้งค่าหรือเตรียมความพร้อมสำหรับการใช้งานบางสิ่งบางอย่าง[2]
การคอมไพล์สร้างไบนารีไฟล์ปฏิบัติการจากซอร์สโค้ด การติดตั้งเป็นเพียงการทำให้ไบนารีปฏิบัติการเหล่านั้นอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องเพื่อเรียกใช้ในภายหลัง ดังนั้นการติดตั้งและการใช้งานจึงไม่จำเป็นต้องมีการคอมไพล์หากมีไบนารี ลองนึกถึงการ "รวบรวม" และ "ติดตั้ง" เช่นเกี่ยวกับ "ปรุงอาหาร" และ "เสิร์ฟ" ตามลำดับ
ตอนนี้คำถามของคุณ:
- เคอร์เนลถูกเขียนด้วย C อย่างไรก็ตามเคอร์เนลถูกคอมไพล์โดยไม่ติดตั้งคอมไพเลอร์ได้อย่างไร?
ไม่สามารถคอมไพล์เคอร์เนลได้หากไม่มีคอมไพเลอร์ แต่สามารถติดตั้งได้จากไบนารีที่คอมไพล์
โดยปกติแล้วเมื่อคุณติดตั้งระบบปฏิบัติการคุณจะต้องติดตั้งเคอร์เนลที่คอมไพล์ไว้ล่วงหน้า (ไบนารีปฏิบัติการ) มันถูกรวบรวมโดยคนอื่น และเฉพาะในกรณีที่คุณต้องการรวบรวมเคอร์เนลด้วยตัวคุณเองคุณต้องมีซอร์สและคอมไพเลอร์และเครื่องมืออื่น ๆ ทั้งหมด
แม้ในการแจกแจงแบบ "ตามแหล่งที่มา" เช่น gentoo คุณเริ่มต้นจากการเรียกใช้ไบนารีที่คอมไพล์แล้ว
ดังนั้นคุณสามารถมีชีวิตอยู่ได้ตลอดชีวิตโดยไม่ต้องรวบรวมเมล็ดเพราะคุณมีคนอื่นรวบรวมไว้
- หากคอมไพเลอร์ C ถูกติดตั้งบนเครื่องของฉันก่อนที่จะคอมไพล์เคอร์เนลคอมไพเลอร์จะรวบรวมเองได้อย่างไรโดยไม่ต้องติดตั้งคอมไพเลอร์
ไม่สามารถรันคอมไพเลอร์ได้หากไม่มีเคอร์เนล (OS) ดังนั้นเราจึงต้องติดตั้งเคอร์เนลที่คอมไพล์เพื่อรันคอมไพเลอร์ แต่ไม่จำเป็นต้องคอมไพล์เคอร์เนลด้วยตัวเอง
อีกครั้งวิธีปฏิบัติที่พบบ่อยที่สุดคือการติดตั้งไบนารีที่คอมไพเลอร์ของคอมไพเลอร์และใช้เพื่อรวบรวมสิ่งอื่นใด (รวมถึงตัวคอมไพเลอร์เองและเคอร์เนล)
ตอนนี้ปัญหาไก่กับไข่ ไบนารีแรกถูกรวบรวมโดยบุคคลอื่น ... ดูคำตอบที่ยอดเยี่ยมโดย dmckee
คำที่อธิบายปรากฏการณ์นี้คือbootstrappingเป็นแนวคิดที่น่าสนใจที่จะอ่านต่อไป หากคุณคิดถึงการพัฒนาแบบฝังจะเห็นได้ชัดว่าอุปกรณ์จำนวนมากเช่นนาฬิกาปลุกไมโครเวฟรีโมทคอนโทรลที่ต้องใช้ซอฟต์แวร์นั้นไม่มีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะรวบรวมซอฟต์แวร์ของตนเอง ในความเป็นจริงอุปกรณ์ประเภทนี้มักไม่มีทรัพยากรเพียงพอที่จะเรียกใช้งานจากระยะไกลที่ซับซ้อนเหมือนคอมไพเลอร์
ซอฟต์แวร์ของพวกเขาได้รับการพัฒนาบนเครื่องเดสก์ท็อปแล้วคัดลอกเมื่อได้รับการคอมไพล์แล้ว
หากสิ่งนี้ทำให้คุณสนใจบทความที่อยู่ในใจของฉันคือ: Reflections on Trusting Trust ( pdf ) มันเป็นเรื่องคลาสสิกและอ่านสนุก
เคอร์เนลไม่ได้รวบรวมตัวเอง - รวบรวมโดยคอมไพเลอร์ C ใน userspace ในสถาปัตยกรรม CPU ส่วนใหญ่ CPU จะมีจำนวนบิตในรีจิสเตอร์พิเศษที่แสดงถึงสิทธิพิเศษที่โค้ดที่รันอยู่ในปัจจุบัน ใน x86 เป็นบิตระดับสิทธิ์ปัจจุบัน (CPL) ในการลงทะเบียนส่วนรหัส (CS) ถ้าบิต CPL มี 00 รหัสกล่าวจะทำงานในแหวนรักษาความปลอดภัย 0ยังเป็นที่รู้จักในโหมดเคอร์เนล ถ้าบิต CPL มี 11 รหัสกล่าวจะทำงานในแหวนรักษาความปลอดภัย 3ยังเป็นที่รู้จักโหมดผู้ใช้ อีกสองชุดค่าผสม 01 และ 10 (วงแหวนรักษาความปลอดภัย 1 และ 2 ตามลำดับ) แทบจะไม่ถูกใช้
กฎเกี่ยวกับสิ่งที่โค้ดทำได้และไม่สามารถทำได้ในโหมดผู้ใช้เทียบกับโหมดเคอร์เนลนั้นค่อนข้างซับซ้อน แต่พอจะพูดได้ว่าโหมดผู้ใช้มีสิทธิ์ลดลงอย่างมาก
ตอนนี้เมื่อผู้คนพูดถึงเคอร์เนลของระบบปฏิบัติการพวกเขาอ้างถึงส่วนของโค้ดของระบบปฏิบัติการที่ทำงานในโหมดเคอร์เนลด้วยสิทธิ์ที่สูงขึ้น โดยทั่วไปผู้เขียนเคอร์เนลพยายามทำให้เคอร์เนลมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อเหตุผลด้านความปลอดภัยดังนั้นรหัสที่ไม่ต้องการสิทธิ์พิเศษจึงไม่มี
คอมไพเลอร์ C เป็นตัวอย่างหนึ่งของโปรแกรมดังกล่าว - ไม่จำเป็นต้องมีสิทธิพิเศษพิเศษที่เสนอโดยโหมดเคอร์เนลดังนั้นจึงทำงานในโหมดผู้ใช้เช่นเดียวกับโปรแกรมอื่น ๆ ส่วนใหญ่
ในกรณีของ Linux เคอร์เนลประกอบด้วยสองส่วนคือซอร์สโค้ดของเคอร์เนลและไฟล์ปฏิบัติการที่คอมไพล์แล้วของเคอร์เนล เครื่องใด ๆ ที่มีคอมไพเลอร์ C สามารถคอมไพล์เคอร์เนลจากซอร์สโค้ดลงในรูปไบนารี คำถามคือจะทำอย่างไรกับภาพไบนารีนั้น
เมื่อคุณติดตั้ง Linux บนระบบใหม่คุณกำลังติดตั้งไบนารีอิมเมจที่คอมไพล์ไว้ล่วงหน้าโดยปกติจะมาจากสื่อทางกายภาพ (เช่นซีดีดีวีดี) หรือจากเครือข่าย BIOS จะโหลด (ไบนารีอิมเมจของ) bootloader ของเคอร์เนลจากสื่อหรือเครือข่ายจากนั้น bootloader จะติดตั้งเคอร์เนล (ไบนารีอิมเมจของ) ลงในฮาร์ดดิสก์ของคุณ จากนั้นเมื่อคุณรีบูต BIOS จะโหลด bootloader ของเคอร์เนลจากฮาร์ดดิสก์ของคุณจากนั้น bootloader จะโหลดเคอร์เนลลงในหน่วยความจำและคุณจะปิดและทำงาน
หากคุณต้องการคอมไพล์เคอร์เนลของคุณใหม่นั่นเป็นเรื่องที่ยุ่งยากกว่าเล็กน้อย แต่ก็สามารถทำได้
มีอันไหนก่อน ไก่หรือไข่?
ไข่มีมาตั้งแต่สมัยไดโนเสาร์ ..
.. บางคนสับสนทุกอย่างโดยบอกว่าแท้จริงแล้วไก่เป็นลูกหลานของสัตว์ร้าย .. เรื่องยาวสั้น ๆ : เทคโนโลยี (ไข่) มีอยู่ก่อนผลิตภัณฑ์ปัจจุบัน (ไก่)
คุณต้องมีเคอร์เนลเพื่อสร้างเคอร์เนลกล่าวคือคุณสร้างเคอร์เนลขึ้นมา
เคอร์เนลแรกสามารถเป็นอะไรก็ได้ที่คุณต้องการ(ควรเป็นสิ่งที่สมเหตุสมผลที่สามารถสร้าง end product ที่คุณต้องการได้ ^ __ ^)
บทช่วยสอนจากการพัฒนาเคอร์เนลของ Branสอนให้คุณพัฒนาและสร้างเคอร์เนลขนาดเล็กซึ่งคุณสามารถทดสอบกับเครื่องเสมือนที่คุณเลือกได้
ความหมาย: คุณเขียนและรวบรวมเคอร์เนลที่ไหนสักแห่งและอ่านบนเครื่องเสมือนที่ว่างเปล่า (ไม่มีระบบปฏิบัติการ)
สิ่งที่เกิดขึ้นกับการติดตั้ง Linux เหล่านั้นเป็นไปตามแนวคิดเดียวกันพร้อมกับความซับซ้อน
มันไม่ใช่เต่าตลอดทาง เช่นเดียวกับที่คุณพูดคุณไม่สามารถรวบรวมระบบปฏิบัติการที่ไม่เคยคอมไพล์มาก่อนบนระบบที่ใช้ระบบปฏิบัติการนั้น ในทำนองเดียวกันอย่างน้อยที่สุดบิลด์แรกของคอมไพเลอร์จะต้องทำบนคอมไพเลอร์อื่น (และโดยปกติแล้วจะมีการสร้างที่ตามมาด้วยหากบิลด์แรกนั้นปรากฎว่ายังไม่สามารถคอมไพล์ซอร์สโค้ดของตัวเองได้)
ฉันคิดว่าเคอร์เนล Linux ตัวแรกถูกรวบรวมไว้ในกล่อง Minix แม้ว่าฉันจะไม่แน่ใจในเรื่องนั้น GCC มีให้บริการในเวลานั้น เป้าหมายแรกเริ่มของระบบปฏิบัติการหลายระบบคือการรันคอมไพเลอร์ให้ดีพอที่จะคอมไพล์ซอร์สโค้ดของตัวเอง ยิ่งไปกว่านั้นคอมไพเลอร์ตัวแรกมักเขียนด้วยภาษาแอสเซมบลี แอสเซมเบลอร์แรกถูกเขียนขึ้นโดยคนยากจนที่ต้องเขียนโค้ดเครื่องดิบ
คุณอาจต้องการที่จะตรวจสอบลินุกซ์ตั้งแต่เริ่มต้นโครงการ คุณสร้างระบบสองระบบในหนังสือเล่มนี้: "ระบบชั่วคราว" ที่สร้างขึ้นจากระบบที่คุณไม่ได้สร้างขึ้นเองจากนั้น "ระบบ LFS" ที่สร้างขึ้นบนระบบชั่วคราวของคุณ วิธีการเขียนหนังสือในปัจจุบันคุณสร้างระบบชั่วคราวบนกล่อง Linux อื่น แต่ในทางทฤษฎีคุณสามารถปรับให้เข้ากับระบบชั่วคราวบนระบบปฏิบัติการที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
หากฉันเข้าใจคำถามของคุณอย่างถูกต้อง วันนี้เคอร์เนลไม่ได้ "รวบรวมตัวเอง" ลินุกซ์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันมีการติดตั้งระบบผ่าน linux live cd เคอร์เนลถูกโหลดจากซีดีลงในหน่วยความจำและทำงานตามปกติราวกับว่ามีการติดตั้งลงในดิสก์ ด้วยสภาพแวดล้อมลินุกซ์ที่ทำงานบนระบบของคุณคุณสามารถส่งไฟล์ที่จำเป็นไปยังดิสก์ได้อย่างง่ายดาย
หากคุณกำลังพูดถึงปัญหา bootstrapping; dmckee สรุปออกมาได้ดีทีเดียว
แค่เสนอความเป็นไปได้อื่น...