Linux内核学习第三周 Linux启动过程分析
一.知识点回顾
1.计算机的“三个法宝”：存储程序计算机，中断，函数调用堆栈；
2.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。
二.实验内容
1.启动menuos
执行命令 cd LinuxKernel/
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img
menuos启动成功。
2.利用gdb跟踪调试内核
- 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)
- # -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
另打开一个shell窗口
- gdb
- （gdb）file linux-3.18.6/vmlinux # 在gdb界面中targe remote之前加载符号表
- （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）break start_kernel # 断点的设置可以在target remote之前，也可以在之后
设置断点rest_init()
三.总结
1.start_kernel函数
start_kernel函数完成linux内核的初始化。几乎每个内核部件都是由这个函数进行初始化的。
调用sched_init函数初始化调度程序；
电泳trap_init函数和init_IRQ函数来完成IDT初始化；
调用time_init()函数来初始化系统日期和时间；
调用kernel_thread()函数为进程1创建内核线程，这个内核线程又会创建其他的内核线程并执行。
2init_task进程和idle进程
init_task进程在Linux中属于一个比较特殊的进程，它是内核开发者人为制造出来的，而不是其他进程通过do_fork来完成。Linux在无进程概念的情况下将一直从初始化部分的代码执行到start_kernel，然后再到其最后一个函数调用rest_init。从rest_init开始，Linux开始产生进程，因为init_task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start_kernel的执行都纳入到init_task进程上下文中。在rest_init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):
- static noinline void __init_refok rest_init(void)
- {
- ...
- kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND);
- ...
- cpu_idle();
- }
kernel_init函数最有意思的地方在于它会通过调用kernel_execve来执行根文件系统下的/sbin/init文件(所以此前系统根文件系统必须已经就绪)，kernel_execve对用户空间程序/sbin/init的调用发起自int $0x80，这是个从内核空间发起的系统调用，与call_usermodehelper函数本质上是完全一样的。
而此时init_task的任务基本上已经完全结束了，它将沦落为一个idle task，事实上在更早前的sched_init（）函数中，通过init_idle(current, smp_processor_id())函数的调用就已经把init_task初始化成了一个idle task，init_idle函数的第一个参数current就是&init_task，在init_idle中将会把init_task加入到cpu的运行队列中，这样当运行队列中没有别的就绪进程时，init_task（也就是idle task)将会被调用，它的核心是一个while(1)循环，在循环中它将会调用schedule函数以便在运行队列中有新进程加入时切换到该新进程上。
