第三周：构造一个简单的LINUX系统MENUOS

吕松鸿 + 原创做品转载请注明出处 + 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

1、Linux内核源码简介

1.操做系统的两把宝剑

•   中断上下文的切换——保存现场&恢复现场
•   进程上下文的切换

2.Linux内核源代码简介

（1）打开内核源代码页面

•   arch/目录：支持不一样CPU的源代码；其中的X86是重点
•   init/目录：内核启动相关的代码基本都在该目录中
•   start_kernel函数就至关于普通C程序的main函数
• kernel/目录：Linux内核核心代码在kernel目录中

（2）README

提供内核的各类编译方法、生成文件的查看方法。例如：

•   INSTALLING 如何安装内核源代码
•   make mrproper 清理安装时生成的中间代码

2、构造一个简单的Linux系统

1. 运行MenuOS系统

在实验楼的虚拟机环境里，打击打开shell，使用下面的命令

cd LinuxKernel/

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

# -initrd：指明一个根文件系统

• 启动实验的Linux系统MenuOS，实际上就是一个在Linux内核的基础上，再运行一个简单菜单命令行程序。

• 在MenuOS>的提示符下输入help，看到其所有支持的命令：

  help、version、quit

2. 使用gdb跟踪调试内核

• 使用带参数命令启动MenuOS，使得系统在刚启动时，暂停等待调试器跟踪执行。

  qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S
  # -S 在CPU初始化以前，冻结CPU
  # -s 1234端口上建立一个tcp接口。若不想使用1234端口，则可使用-gdb tcp:xxxx来取代-s选项  

• 另开一个shell窗口，启动gdb。

  （gdb）file linux-3.18.6/vmlinux
  # 在gdb界面中targe remote以前加载符号表
  （gdb）target remote:1234 
  # 创建gdb和gdbserver之间的链接,按c 让qemu上的Linux继续运行
  （gdb）break start_kernel 
  # 在start_kernel函数入口处设置断点
  （gdb）c 
  # 使得系统运行到start_kernel处停住
  （gdb）list
  # 显示当前行所在位置上下的代码

 

3、简单分析start_kernel

（1）全局变量 init_task

全局变量init_task，即手工建立的PCB，0号进程初始化，0号进程就是最终的idle。

500asmlinkage __visible void __init start_kernel(void)
501{
502 char *command_line;
503 char *after_dashes;
504
505 /*
506  * Need to run as early as possible, to initialize the
507  * lockdep hash:
508  */
509 lockdep_init();
510 set_task_stack_end_magic(&init_task);//init_task即手工建立的PCB，0号进程及最终的idle进程
511 smp_setup_processor_id();
512 debug_objects_early_init();

（2）初始化一些中断向量 trap_init()

中断向量表的初始化函数，设置了不少中断门(Interrupt Gate)

set_intr_gate：设置中断门

（3）内存管理模块初始化 mm_init（）

（4）调度模块初始化 sched_init（）

函数内作了很关键的一步初始化——对0号进程，即idle进程进行初始化。

（5）其它模块初始化 rest_init（）

kernel_thread(kernel_init,NULL,CLONE_FS)中的kernel_init包含一个run_init_process，建立了一号进程，即第一个用户态进程。以后建立了kthreadd，一个内核线程来管理系统的资源。

 

•   建立了一号进程后，kernel_thread函数经过405行的kthreadd管理线程；
•   由cpustartupentry(CPUHPONLINE);——>cpuidleloop();——>static void cpuidle_loop(void)：
•   cpuidleloop中有一个while循环，当start_kernel启动以后，她就一直存在。当系统没有进场须要执行的时候就调度到idle进程

4、总结

1.kernelthread是0号进程，它建立了1号进程kernelinit，以及它的一些服务的内核线程，这样整个系统及启动起来了；

2.而后init进程会再启动一些进程。