linux kernel启动跟踪

Posted 2020-11-09 tjyuanxi

说明，本文为我学习孟宁老师的linux内核课的一点总结，同时作为上课的作业。

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

一、准备工作：将编译linux内核，并将调试信息也编译进去。

    使用在linux 根目录执行make menuconfig命令进入配置界面；向下找到kernel hacking 选项并进入；

    然后找到“compile-time checks and compiler options”选项并进入；然后向下找到“compile the kernel with debug info”通过空格键选择，然后保存退出。然后make 编译

二、启动调试信息

我们这里创建了一个简单的文件系统rootfs，过程就不细讲。

进入代码根目录，通过qemu 来模式具体的机器：qemu -kernel arch/x86/boot/bzImage -initrd ./rootfs.img -s -S

　　　　-s 为后面gdb 调试做准备

　　　　-S 然后系统启动后挂起，便于我们调试。

如下图，启动后就停止了

启动gdb开始跟踪：需要另起一个shell 窗口。

先file vmlinux 加载系统的符号表，然后让gdb 和启动的linux 建立连接target remote：1234。

 

三、开始跟踪linux 内核的启动过程

  1、linux 内核都是从start_kernel 函数开始启动的，于是我们先将断点打在start_kernel这里。

可以看到当我们c执行后，就断到start_kernel这里了。下面我们结合代码来分析。

如上图，init_task 是第一个内核进程 pid=0（就是后续的IDLE进程，后面我们再详述）的结构体的初始化，0号进程就是start_kernel,这里是将

这个进程的信息写入进程结构体中。start_kernel这个函数是linux内核的起点，他主要完成系统启动前的初始化工作，这里只标注我认识的（不好意思）

2、init进程启动

这里我们着重看star_kernel函数最后的调用rest_init()，我们可以认为这时候初始化完成了。断点断住它

 

这个rest_init 这个函数代码如下，他主要通过kernel_thread(调用do_fork)创建了两个进程init、kthread。

init——进程入口kernel_init()。大家看下kernel_init这个函数的启动流程，其实他就是，挨个找各个目录中的init程序来采用shell的形式进行启动，直到找到为止，

所以这里实际上就启动了系统第二个进程，我们通常看到的init进程。

这里代码没有获取pid，所以我们没法打印出来，但是可以知道这个pid应该是1，因为pid是递增的。——有人会问，这里实际上是两个

再看下下面这个是我的linux系统的文件结构和进程列表，大家应该看到了吧我sbin下面有init，所以我的1号进程为/sbin/init.

 3、kthread进程启动。

如下图，紧接着创建了kthreadd进程。kthreadd这个进程函数里面是一个死循环。这是第三个进程，所以可以推测pid为2

 如下图，当创建完进程到下一步时，我们看到pid为2

 

4、idle 进程

好了，现在创建好了1、2号进程，我们再说回0号进程。我们前面说了start_kernel就是0号，我们继续往下看他是怎么变回0号进程的。

如上图，最终调用到cpu_idle_loop后是一个死循环。

总结：linux系统的起点是start_kernel，同时他也是第一个进程idle的入口函数。然后这个进程创建了init = 1进程和kthreadd = 2两个进程。

　　     重点是idle进程，这个进程不是通过do_fork出来的，他是制造出来的。后续其他进程都是有1进程fork出来的