MIT6.828准备：MacOS下搭建xv6和risc-v环境

本文介绍在MacOS下搭建Mit6.828/6.S081 fall2019实验环境的详细过程，包括riscv工具链、qemu和xv6，对于Linux系统同样可以参考。

介绍

只有了解底层原理才能写好上层应用，曾经几度想要系统地学习OS课程，尝试去看了《计算机操作系统》、《Operating Systems: Three Easy Pieces》、《UNIX环境高级编程》，均以半途而废告终。被大量的抽象概念所淹没，对操作系统如何工作，用户程序如何运行，与CPU等硬件如何交互等问题完全没有清晰的认识。所以这次选择了以动手实践为主的课程，直接对内核源码进行学习和扩展，一步步揭开OS的神秘面纱。

MIT6.828: Operating System Engineering 在2019版本更名为6.S081，针对本科生教学，难度也有所下降，适合0基础学习，所需的计算机知识和C语言语法也十分基础。MIT用于教学的系统是xv6，一个简化的类unix系统，CPU平台使用的是RISC-V，是一种精指令集架构（RISC）。

课程的学习直接跟着官网的schedule走就行，先看Lecture下提供的讲义和手册，然后完成相应的Lab，Lab共计10个，主要内容是在xv6内核的基础上进行功能开发和优化。

环境搭建

MacOS下需要事先准备好xcode和homebrew，我的系统版本是10.13.4，xcode版本是9.4。实验环境主要包括三个部分：

RISC-V工具链： 包括一系列交叉编译的工具，用于把源码编译成机器码，如gcc，binutils，glibc等
QEMU模拟器： 用于在我们机器上(X86)模拟RISC-V架构的CPU
xv6源码： xv6操作系统源码

一、RISC-V toolchain

risc-v工具链安装是坑最多的一步，如果按照官网教程来安装，大概率会因为下载过慢而失败，即使我把命令行翻了墙效果也并不好。教程中的安装命令是brew install riscv-tools，但我发现riscv-tools由几个部分组成，我们其实只需要riscv-gnu-toolchain。

riscv-gnu-toolchain源码有3个G大小，如果从github直接clone会极慢。所以我将源码上传到了baidu网盘，提取码ui4j），供大家直接下载。

下载后在源码根目录进行编译，大约需要30min：

./configure --prefix=/usr/local/opt/riscv-gnu-toolchain        #配置产物路径
make                                                           #编译

安装完成后需配置环境变量，与上一步设置的安装路径一致。我这里的配置文件是 ~/.bash_profile，在最后一行添加：

export PATH="$PATH:/usr/local/opt/riscv-gnu-toolchain/bin"

此时在命令行输入iscv64-unknown-elf-gcc -v，如果能显示版本信息则代表安装成功。

二、QEMU

下载qemu模拟处理器，我们编译生成的risc-v平台的机器码，需要通过模拟cpu执行。直接从官网下载qemu同样很慢，可以切换homebrew为国内源后安装（ubuntu则切换apt源）：

git remote set-url origin git://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/homebrew.git
brew install qemu                   #版本为3.1.0

同样qemu源码我也传到了网盘，可以选择手动下载并编译的方式（链接，提取码 h7ud）。

三、xv6

从github下载xv6源码

git clone git://github.com/mit-pdos/xv6-riscv-fall19.git

在项目目录下编译，如果能进入xv6的shell则表示实验环境已搭建成功，进入后可输入命令（如 ls）进行测试。

make
make qemu

参考链接：https://zhayujie.com/mit6828-env.html