跟踪分析Linux内核的启动过程

Posted 2020-09-03 somnus赤系

李亚健    《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

一、实验过程：

实验内容为使用gdb跟踪调试内核从start_kernel到init进程启动

1.根据实验指导按照过程，在实验楼环境下打开shell：

cd LinuxKernel/

qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img

输入help指令：

2.使用gdb跟踪调试内核：

qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S

 

3.另开一个shell窗口，输入gdb指令：

设置断点：

4.输入list指令：

 

二、分析start_kernel函数的执行过程

start_kernel( )函数完成了Linux内核的初始化工作。每个内核部件都是用这个函数进行初始化的。

1.调用sched_init()函数来初始化调度程序

2.调用build_all_zonelists()函数俩初始化内存管理

3.调用page_alloc_init()函数来初始化伙伴系统分配程序

4.调用trap_init()函数和init_IRQ()函数以初始化IDT

5.调用softing_init()函数初始化TASKLET_SOFTIRQ和HI_SOFTIRQ（软中断）

6.调用time_init（）初始化系统日期时间

7.调用kmem_cache_init()函数初始化slab分配器（普通和高速缓存）

8.调用calibrate_delay()函数用于确定CPU时钟（延迟函数）

9.调用kernel_thread()函数为进程1创建内个线程，这个内核线程又会创建其他的内核线程并执行/sbin/init程序

10.在start_kernel（）开始执行之后会显示linux版本，除此之外，在init程序和内核线程执行的最后阶段还会显示很多其他信息。最后，就会在控制台上出现熟悉的登陆提示，通知用户Linux内核已经启动正在运行。

 

三、对“Linux系统启动过程”的理解。

1.就像孟宁老师视频所讲的，进程1又称为init进程，是所有用户进程的祖先由进程0在start_kernel调用rest_init创建init进程PID为1，当调度程序选择到init进程时，init进程开始执行kernel_init ()函数init是个普通的用户态进程，它是Unix系统内核初始化与用户态初始化的接合点，它是所有用户进程的祖宗。在运行init以前是内核态初始化，该过程（内核初始化）的最后一个动作就是运行/sbin/init可执行文件总体来说，这里是几乎各种子系统的诞生之地。

 

2.idle进程，如标题所说，完成重要子系统初始化，就退居二线。1号进程从0号进程fork出来，然后又切换到用户态，完成控制权从核心态到用户态的转换，因此用户交互才能开始。