Linux内核及分析 第三周 Linux内核的启动过程

Posted 2020-06-22

实验过程：

打开shell终端，执行以下命令：

cd LinuxKernel/

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

执行完毕后会弹出QEMU窗口，输出Linux内核启动信息，启动成功后显示Menuos

输入help，提示该精简的系统支持三个命令：help、version、quit

使用gdb跟踪调试内核

打开shell终端，执行以下命令：

cd LinuxKernel/

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：

-S freeze CPU at startup (use ’c’ to start execution) 在系统启动的时候冻结CPU，使用c键继续执行后续操作

-s shorthand for -gdb tcp::1234 打开远程调试端口，默认使用tcp协议1234端口，若不想使用1234端口，则可以使用-gdb tcp:xxxx来取代-s选项

打开另一个shell终端，执行以下命令：

(gdb) file home/shiyanlou/LinuxKernel/vmlinux

(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

(gdb) breakstart_kernel # 断点的设置可以在target remote之前，按c键继续执行到start_kernel()函数

 

输入list命令查看start_kernel()函数代码

输入以下指令:

(gdb) break rest_init   设置一个断点  

输入list命令查看rest_init()函数代码

 

分析：

Linux内核启动代码大致分2部分：

一部分是硬件平台相关的，存放在./arch/目录下，以平台区分不同目录，比如x86平台就在./arch/x86/目录下，由汇编语言编写而成。

另一部分是硬件平台无关的，由C语言编写而成。

./init/main.c中的start_kernel()函数即是Linux内核启动过程由平台相关转为平台无关代码后第一个执行的函数，在这个函数中，Linux内核开始真正进入初始化阶段。

 

实验总结：

当计算机系统加电后，Bios代码被调用执行，然后开始调用执行Linux内核初始化代码，在平台相关的汇编代码执行完毕后会跳转到start_kernel()函数，开始真正的内核初始化，其中init_task创建了0号进程，即最终的idle进程，随后rest_init()函数创建了init进程，即1号进程，以及kthreadd进程，即2号进程，系统开始正式工作了。

 

0号进程->1号内核进程->1号用户进程（init进程）->getty进程->shell进程

注意，上述过程描述中提到：1号内核进程调用执行init并演变成1号用户态进程（init进程），这里前者是init是函数，后者是进程。