跟踪分析Linux内核的启动过程

章强+ 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

实验截图

使用实验楼的虚拟机打开shell

cd LinuxKernel/

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

内核启动后即可进入menu程序

使用gdb跟踪调试内核

输入指令

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窗口，执行以下指令

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

输入指令c让start_kernel继续运行，list查看断点处代码



我们还可以再设置一个断点，输入

break rest-init
c
list

总结

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。

start_kernel中首先由init_task手工创建PCB，即0号进程和最终的idle进程，当系统没有进程可执行时就执行0号进程，其实质就是一个while(1)循环不断检测是否有进程加入,然后可由rest_init创建1号进程和ktreadd内核线程，从而在内核中实现了外部进程的运行，还可以通过trap_init来设置中断向量。