魏昊卿——《Linux内核分析》第三周作业：Linux系统启动过程

Posted 2020-06-21

魏昊卿——《Linux内核分析》第三周作业：Linux系统启动过程

一、实验部分

实验指导

 

• 使用实验楼的虚拟机打开shell

 

1 cd LinuxKernel/
2 qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img

内核启动完成后进入menu程序（《软件工程C编码实践篇》的课程项目），支持三个命令help、version和quit，您也可以添加更多的命令，对选修过《软件工程C编码实践篇》的童鞋应该是a piece of cake.

 

• 使用gdb跟踪调试内核

 

1 qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S # 关于-s和-S选项的说明：
2 # -S freeze CPU at startup (use ’c’ to start execution)
3 # -s shorthand for -gdb tcp::1234 若不想使用1234端口，则可以使用-gdb tcp:xxxx来取代-s选项

 

• 另开一个shell窗口

 

1 gdb
2 （gdb）file linux-3.18.6/vmlinux # 在gdb界面中targe remote之前加载符号表
3 （gdb）target remote:1234 # 建立gdb和gdbserver之间的连接,按c 让qemu上的Linux继续运行
4 （gdb）break start_kernel # 断点的设置可以在target remote之前，也可以在之后

 

实验截图： 

 

 

二、分析start_kernel函数的执行进程

从start_kernel函数开始，内核进入了C语言部分，它完成了内核的大部分初始化工作，类似于一般可执行程序中的主函数main。

主要函数分析：

1.set_task_stack_end_magic(&init_task)

init_task为一个全局变量，相当于mykernel中0号进程的pcb。

2.trap_init()

初始化中断向量，设置了很多中断门、硬件中断。其中set_system_trap_gate(SYSCALL_VECTOR)处理系统调用，用指令的方式触发一个中断。

3.sched_init()

调度模块的初始化

4.rest_init()->kernel_thread(kernel_init,...)->kernel_init->run_init_process

linux中的1号进程，第一个用户态进程，根目录下默认的进程

rest_init()->kernel_thread(kthreadd,...)

用一个内核线程来管理系统的一些资源

5..rest_init()->cpu_startup_entry()->cpu_idle_loop()

一直循环，当系统没有进程需要执行的时候就调度idle进程,从内核启动开始一直存在，0号进程。0号进程创建了1号进程，并且还创建了内核中其他的一些服务线程。

 

三、总结

 这周学习了linux内核的启动过程，并分析了其中几个需要重点掌握得函数。linux内核启动的过程就是在为进程以及进程调度做准备，在rest_init()函数之前的所有代码都是在为进程的出现进行初始化工作，直到rest_init()出现，进程才得以出现。此后0号进程一直存在，并由此产生1号进程等之后的进程，当系统没有进程需要执行的时候就调度idle进程。

 

 魏昊卿 原创作品转载请注明出处 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000