《Linux内核分析》第三周

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《Linux内核分析》 之 构造一个简单的Linux系统MenuOS

第一讲 函数调用堆栈

1.操作系统的两把宝剑（上一讲）

1. 中断上下文的切换
2. 进程上下文的切换

第二讲 构造一个简单的Linux系统MenuOS

1.（实验楼环境下）实验步骤详述【注：因为电脑充电线损坏导致电脑上的Linux虚拟机无法使用，本周我的实验任务跟随20135216同学共同完成】

1. 进入实验楼环境之后，输入 cd LinuxKernel进入该文件夹；

2. 输入quem...直接启动kernel。其中 -initrd rootfs指明一个根文件系统，rootfs是含有init函数的文件，生成的是rootfs.img；

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5. 使用参数 -s -S冻结CPU（从图中可以看到CPU在初始化之前就停止了）；

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7. 用水平分割另外打开一个shell窗口之后，启动gdb调试，并使用Linux-3.18.6中的文件；

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9. 进行调试。调试练习主要是设置断点以及观察函数停留的位置；

   • 第一处断点设置在start_kernel函数处，也就是说输入c之后函数执行会停止在第501行（start_kernel开始的地方）

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   • 第二处断点设置在reat_init函数处，输入c之后看到函数执行停留在396行

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第三讲 简单分析一下start_kernel

1.计算机启动过程

1. x86 CPU启动的第一个动作CS:EIP=FFFF:0000H（换算为物理地址为000FFFF0H，因为16位CPU有20根地址线)，即BIOS程序的位置；

2. BIOS例行程序检测完硬件并完成相应的初始化之后就会寻找可引导介质，找到后把引导程序加载到指定内存区域后，就把控制权交给了引导程序；

3. 引导程序BootLoader开始负责操作系统初始化，然后启动操作系统。启动操作系统时一般会指定kernel、initrd和root所在的分区和目录；

4. 内核启动过程包括start_kernel之前和之后，之前全部是做初始化的汇编指令，之后开始C代码的操作系统初始化，最后执行第一个用户态进程init（这里和讲解中以及实际的代码main.c是一致的）；

5. 一般分两阶段启动，先是利用initrd的内存文件系统，然后切换到硬盘文件系统继续启动。initrd文件的功能主要有两个：

   1. 提供开机必需的但kernel文件(即vmlinuz)没有提供的驱动模块(modules)
   2. 负责加载硬盘上的根文件系统并执行其中的/sbin/init程序进而将开机过程持续下去

2.init进程详解

1. Linux内核中的init_task进程和idle进程是“从无到有”的关键
   • 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了。