2020-2021-1 20209313 《Linux内核原理与分析》第四周作业

实验一实验楼实验
- 在实验楼环境运行与重新编译
- 启动过程分析
总结
实验二 MenuOS扩展
- 内容
- 操作

实验一实验楼实验

实验要求：

使用gdb跟踪调试内核从start_kernel到init进程启动
分析从start_kernel到init进程启动的过程

在实验楼环境运行与重新编译

测试文件系统
冻结内核

3、分析：gdb跟踪调试断点

启动过程分析

来源：https://blog.csdn.net/u013291303/article/details/61643673

第一步：完成硬件系统初始化后，访问内核软件系统接口start_kernel（）

第二步：start_kernel（）顺序执行初始化模块，创建0号进程init

1、init_task中保存了一个进程的所有基本信息，如进程状态，栈起始地址，进程号pid等，pid=0
init_task，其在文件linux-3.18.6/init/init_task.c中定义如下：
struct task_struct init_task = INIT_TASK(init_task);

内核的初始化程序在start_kernel这个函数中，可以在线查看这些代码: start_kernel。通过阅读start_kernel代码，可以大致了解到内核在初始化的时候，做了以下工作：
1）lockdep_init():初始化内核依赖关系表，初始化hash表
2）boot_init_stack_canary():为栈增加保护机制，预防一些缓冲区溢出之类的攻击
3）tick_init():初始化内核时钟系统
4）boot_cpu_init():激活当前CPU
5）setup_arch():对不同体系结构的CPU设置不同的参数、选项等
6）trap_init():初始化硬件中断，函数中设置了很多中断门
7）mm_init():建立内核的内存分配器
8）sched_init():初始化任务调度
9）init_IRQ():中断向量的初始化
…….
n）rest_init():剩下的初始化工作，

第三步：创建1号进程

从rest_init开始，产生第一个1号进程:
kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
其中kernel_thread()的源码在文件linux-3.18.6/kernel/fork.c中定义，通过execve()执行磁盘文件上的init程序。而init程序是用户态程序的1号进程，从而实现了内核态向用户态的转化。

第四步：0号进程的转变

在linux-3.18.6/init/main.c文件中看rest_init()函数的代码如下：

static noinline void __init_refok rest_init(void)
{
int pid;
rcu_scheduler_starting();
//很重要，创建一个内核线程init，PID=1，创建好了，但不能去调度它
kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
numa_default_policy();
//很重要，创建第二个内核线程，PID=2，负责管理和调度其它内核线程。
pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);
rcu_read_lock();
kthreadd_task = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
rcu_read_unlock();
complete(&kthreadd_done);
init_idle_bootup_task(current);
schedule_preempt_disabled();
cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
}

总结

阐明自己对“Linux系统启动过程”的理解，尤其是idle进程、1号进程是怎么来的。
rest_init()创建了1号进程，init_idle_bootup_task(current)创建idle
0号进程在fork了1号进程并且做了其余的启动工作之后，转化成为了idle进程。完成其使命，并一直处于内核态中无限循环。