跟踪分析Linux内核的启动过程

说明：在实验楼里做该实验时，发现实验楼环境老卡死，折腾几个小时都如此，根本没有办法完成作业。因此此处只能提供一张截图。后面的内容都是根据老师的课程整理出来的。

打开shell：

cd LinuxKernel/

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



使用gdb跟踪调试内核：

（gdb）file linux-3.18.6/vmlinux

说明：在gdb界面中targe remote之前加载符号表

（gdb）target remote:1234

说明：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

说明：断点的设置可以在target remote之前，也可以在之后

内核内部各进程的建立

linux-3.18.6代码在：http://codelab.shiyanlou.com/xref/linux-3.18.6

道生一（start_kernel....cpu_idle），一生二（kernel_init和kthreadd），二生三（即前面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），新内核的核心代码已经优化的相当干净，都符合中国传统文化精神了.

基本所有模块，都需要start_kernel来进行初始化。

在init目录下的main.c有函数

asmlinkage __visible void __init start_kernel(void)

其中，有init_task，set_task_stack_end_magic(&init_task);这个是手工创建的PCB，0号进程，即最终的idle进程。

trap_init(); //涉及中断向量

mm_init(); //内存管理

sched_init(); //调度

rest_init(); -->kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);-->run_init_process(ramdisk_execute_command); //init是第一个用户态进程，是1号进程

pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES); //创建了线程

在rest_init中，各部分启动完毕后，

/* Call into cpu_idle with preempt disabled */

cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);

调用static void cpu_idle_loop(void)

里面有个while(1)

也就是在系统没有进程需要执行时就调度idle进程

总结：在start_kernel启动后，rest_init的中0号进程会一直存在。

Linux内核中的init_task进程和idle进程，参考：http://blog.csdn.net/hardy_2009/article/details/7383815

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):

完成各项任务之后，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。

邱在辉+原创作品+《Linux内核分析》

MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000