秦鼎涛 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000
一、实验目的及要求:
使用gdb跟踪调试内核从start_kernel到init进程启动
详细分析从start_kernel到init进程启动的过程并结合实验截图撰写一篇署名博客,并在博客文章中注明“真实姓名(与最后申请证书的姓名务必一致) + 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 ”,博客内容的具体要求如下:
题目自拟,内容围绕Linux内核的启动过程,即从start_kernel到init进程启动;
博客中需要使用实验截图
博客内容中需要仔细分析start_kernel函数的执行过程
总结部分需要阐明自己对“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。
3)请提交博客文章URL到网易云课堂MOOC平台Linux内核分析MOOC课程,编辑成一个链接可以直接点击打开。
二、实验步骤(含实验楼截图):
1、登陆实验楼虚拟机
打开shell终端,执行以下命令:
cd LinuxKernel/
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage-initrd rootfs.img
2、使用gdb跟踪调试内核
执行以下命令:
cd LinuxKernel/
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
打开另外一个shell终端,执行以下命令
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
(不知道为什么没有找到文件目录。。)
三、start_kernel函数的执行过程分析:
asmlinkage void __init start_kernel(void)
char * command_line;
extern struct kernel_param __start___param[], __stop___param[];
/*
* Interrupts are still disabled. Do necessary setups, then
* enable them
*/
lock_kernel();
page_address_init();
printk(linux_banner);
setup_arch(&command_line);
setup_per_cpu_areas();
* Mark the boot cpu "online" so that it can call console drivers in
* printk() and can access its per-cpu storage.
*/
smp_prepare_boot_cpu();
* Set up the scheduler prior starting any interrupts (such as the
* timer interrupt). Full topology setup happens at smp_init()
* time - but meanwhile we still have a functioning scheduler.
*/
sched_init();
build_all_zonelists();
page_alloc_init();
printk("Kernel command line: %s\n", saved_command_line);
parse_early_param();
parse_args("Booting kernel", command_line, __start___param,
__stop___param - __start___param,
&unknown_bootoption);
sort_main_extable();
trap_init();
rcu_init();
init_IRQ();
pidhash_init();
init_timers();
softirq_init();
time_init();
* HACK ALERT! This is early. We're enabling the console before
* we've done PCI setups etc, and console_init() must be aware of
* this. But we do want output early, in case something goes wrong.
*/
console_init();
if (panic_later)
panic(panic_later, panic_param);
profile_init();
local_irq_enable();
#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
if (initrd_start && !initrd_below_start_ok &&
initrd_start < min_low_pfn << PAGE_SHIFT) {
printk(KERN_CRIT "initrd overwritten (0x%08lx < 0x%08lx) - "
"disabling it.\n",initrd_start,min_low_pfn << PAGE_SHIFT);
initrd_start = 0;
}
#endif
vfs_caches_init_early();
mem_init();
kmem_cache_init();
numa_policy_init();
if (late_time_init)
late_time_init();
calibrate_delay();
pidmap_init();
pgtable_cache_init();
prio_tree_init();
anon_vma_init();
#ifdef CONFIG_X86
if (efi_enabled)
efi_enter_virtual_mode();
#endif
fork_init(num_physpages);
proc_caches_init();
buffer_init();
unnamed_dev_init();
security_init();
vfs_caches_init(num_physpages);
radix_tree_init();
signals_init();
/* rootfs populating might need page-writeback */
page_writeback_init();
#ifdef CONFIG_PROC_FS
proc_root_init();
#endif
check_bugs();
rest_init();
}
四、实验总结:
当计算机电源启动,BIOS代码被调用执行,然后开始调用执行Linux内核初始化代码,在平台相关的汇编代码
执行完毕后会跳转到start_kernel()函数,开始真正的内核初始化,其中init_task创建了0号进程,即最终的idle进程,
随后rest_init()函数创建了init进程,即1号进程,以及kthreadd进程,即2号进程,系统开始正式对外工作了。