Linux系统启动过程的部分理解
作者：xujianguo
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
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实验目的：
通过gdb调试来加强理解Linux系统启动过程。
实验环境：
实验楼:www.shiyanlou.com
实验步骤：
1.预配置：
- make menuconfig
- kernel hacking—>
- compile-time checks and compile options
-
[*] compile the kernel with debug info
3.启动过程预配置：
- 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
4.另外开启一个终端，进入gdb调试器。
5.调试启动过程：
- （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
6.设置相关断点，利用编译命令c和显示命令list来获取启动详情。
start_kernel:
cpu_start_entry:
run_init_process：
7.启动完成。
实验分析：
参考源码：
http://codelab.shiyanlou.com/xref/linux-3.18.6/init/main.c
系统启动进程是从start_kernel函数中开始执行的，详细代码如下：
从上面的代码可以看出，start_kernel函数开始就完成一部分初始化操作（如中断，trap_init,内存管理mm_init等），配置init_task进程的结构的详细信息；随后进行调度的初始化（sched_init）、时钟设置（time_init)、控制台的初始化启动（console_init())、proc_root_init的运行；然后进行bug检测等辅助环节，最后调用rest_init函数。rest_init函数在启动完init进程后并没有退出，而是继续往下执行道了cpu_startup_entry函数。执行流生成init进程，作为idle进程继续运行下去。
idle进程：Linux引导中创建的第一个进程（只在内核中存在），完成加载系统后，演变为进程调度、交换及存储管理进程，又称0号进程。
init 进程：由idle进程创建，完成系统的初始化. 是系统中所有其它用户进程的祖先进程。
总结：
通过本次实验，对linux内核启动过程有了些详细了解。pid号为0的原始进程设置了执行环境，然后原是进程开始执行start_kernel()完成Linux内核的初始化工作。包括初始化页表，初始化中断向量表，初始化系统时间等。继而调用 fork(),创建第一个用户进程:kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND);idle 进程优先级为MAX_PRIO，即最低优先级。早先版本中，idle是参与调度的，所以将其优先级设为最低，当没有其他进程可以运行时，才会调度执行 idle。而目前的版本中idle并不在运行队列中参与调度，而是在运行队列结构中含idle指针，指向idle进程，在调度器发现运行队列为空的时候运行，调入运行。主处理器上的idle由原始进程(pid=0)演变而来。从处理器上的idle由init进程fork得到，但是它们的pid都为0。init进程，它是一个由内核启动的用户级进程。内核自行启动（已经被载入内存，开始运行，并已初始化所有的设备驱动程序和数据结构等）之后，就通过启动一个用户级程序init的方式，完成引导进程。所以,init始终是第一个进程（其进程编号始终为1）。
谢谢前辈的努力和奉献：）
参考资料：
http://www.douban.com/note/56531301/
http://blog.chinaunix.net/uid-23769728-id-3127671.html
