20135201李辰希《Linux内核分析》第三次 构造一个简单的Linux系统OS

Posted 2020-06-22

李辰希 无转载 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 

 

第三周构造一个简单的Linux系统MenuOS

一、Linux内核源代码简介

1. 三个法宝和两把宝剑：

       三个法宝：存储程序计算机、函数调用堆栈、终断

       操作系统的两把宝剑：中断上下文的切换（保存现场和恢复现场）、进程上下文的切换

 

     2.linux内核源代码简介

　　arch/x86目录下的代码是重点关注的

　　init目录：内核启动相关的代码基本都在init目录下

　　init/main.c中start_kernel函数就相当于普通C程序的main函数

　　fs目录：file system文件系统

　　ipc目录：进程间通信

　　kernel目录：Linux内核核心代码在kernel目录中

 

二.构造一个简单的Linux系统

 实验过程

   1.使用实验楼的虚拟机打开shell输入

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


2.启动kernel




3.启动gdb调试




4.用水平分割另外打开一个shell窗口之后，进行调试

设置断点（break)

设置完断点之后，输入c命令continue继续执行，函数会停在断点处
输入list指令之后，可以详细地查看断点附近的代码，输入list指令之后，可以详细地查看函数停留的位置

2.简单分析一下start_kernel

    init_task即手工创建的，0号进程即最终的idle进程

    不管分析内核的哪一部分都会涉及到start_kernel

    当系统没有进程需要执行时就调度到idle进程

 

三.总结

1.总结内核启动过程

 

kernelthread是0号进程，它创建了1号进程kernelinit，以及它的一些服务的内核线程，这样整个系统及启动起来了。然后init进程会再启动一些进程。

 

道生一，一生二， 二生（前面0、1和2三个进程）， 三生万物（1号进程是所有用户态进程的祖先，2号进程是所有内核线程的祖先）

2.从restinit开始，Linux开始产生进程，因为inittask是静态制造出来的，pid=0，它试图将从最早的汇编代码一直到startkernel的执行都纳入到inittask进程上下文中。在restinit函数中，内核将通过下面的代码产生第一个真正的进程(pid=1)，也就是 kernelthread(kernelinit, NULL, CLONEFS | CLONE_SIGHAND);【0号进程创建1号进程】

3.一般分两阶段启动，先是利用initrd的内存文件系统，然后切换到硬盘文件系统继续启动。

   initrd文件的功能主要有两个：

　　　　　　　　　　　　　　　1、提供开机必需的但kernel文件(即vmlinuz)没有提供的驱动模块(modules)

　　　　　　　　　　　　　  　 2、负责加载硬盘上的根文件系统并执行其中的/sbin/init程序进而将开机过程持续下去