2020-2021-1 20209318《Linux内核原理与分析》第四周作业
MenuOS的构造
Linux内核源代码简介
操作系统“两把宝剑”：
- 中断上下文——保护现场和恢复现场
- 进程上下文
查看当前系统的Linux内核版本
$ cat /proc/version
或
$ uname -a
Linux内核源码目录结构
- arch目录：与CPU体系结构相关的子目录列表
- block目录：存放Linux存储体系中关于块设备管理的代码
- crypto目录：存放常见的加密算法的C语言代码
- Documentation目录:存放一些文档
- drivers目录：驱动目录，里面分门别类地存放了Linux内核支持的所有硬件设备的驱动源代码
- firmware目录：固件
- fs目录：文件系统，列出了Linux支持的各种文件系统的实现。
- include目录：头文件目录，存放公共的头文件
- init：存放Linux内核启动时的初始化代码
- ipc目录：IPC是进程间通信，ipc目录里面是Linux支持的IPC的代码实现
- kernel目录：kernel意思是内核，这个文件夹存放内核本身需要的一些核心代码文件，包括进程号pid等
- lib目录：公用的库文件
- mm目录：内存管理
- net目录：存放网络相关的代码
构造一个简单的Linux内核
$ cd ~/LinuxKernel/
$ qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img
使用gdb跟踪调试内核
启动内核
$ qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S
# -S CPU初始化之前冻结起来
# -s 在1234端口上创建一个gdb-server
启动gdb
（gdb）file linux-3.18.6/vmlinux
#在gdb界面中target remote之前加载符号表
（gdb）target remote:1234
#用1234这个端口进行连接
（gdb）break start_kernel
#在start_kernel处设置断点
start_kernel()函数
函数分析
setup_arch(&command_line); //设置与初始化硬件体系相关的环境并调用
sched_init() //初始化调度器,先于中断开始前
printk(boot_command_line); //提取分析核心启动参数过程（从
bootloader 中传递）
trap_init(); //自陷入口函数初始化，针对此版本arm中直接return
early_irq_init(); //中断初始化过程
init_IRQ();
init_timers(); //初始化定时器，开启定时器软中断服务以及注册服务程序以及初始化各CPU中的tev_base等init_timers()->run_timer_softirq()->__run_timers()
timekeeping_init();
time_init(); //设置定时器及返回当前时间
console_init() //初步的初始化控制台，此控制台只能打印出一些简单//的启动信息…
mem_init(); //初始化内存并计算可用内存大小
kmem_cache_init(); // 初始化SLAB缓存分配器
calibrate_delay(); //延迟校准，jiffy,记录系统的定时器的节拍数，每变化一次代表了系统定时器2个连续节拍时间的间隔。
fork_init(num_physpages); //初始化max_threads，init_task参数为fork()提供参考
buffer_init(); //初始化块设备读写缓冲区
vfs_caches_init(num_physpages); //初始化虚拟文件系统
inode_init() ->files_init() ->mnt_init()...
signals_init(); //初始化内核信号队列….
rest_init(); //最后实际进入reset_init()函数，包括所有剩下的硬件//驱动，线程初始化等过程…这也最终完成//start_kernel//的启动过程。
rest_init()函数
rest_init()新建kernel_init和kthreadd内核线程。
kthreadd函数的任务是管理和调度其他内核线程kernel_thread，所有的内核线程都是直接或间接以kthreadd为父进程。
遇到的问题和理解
本地虚拟机上装不上qemu
解决方法:
建立软连接
$sudo ln -s /usr/bin/qemu-system-i386 /usr/bin/qemu
"0"号进程和"1"号进程的理解
“0号进程”即idle进程，系统创建的第一个进程，也是唯一一个没有通过fork或者kernel_thread产生的进程。它创建了1号进程“kernel_init”和其他进程。
“1号进程”即init进程，是第一个用户态进程，通过rest_init()->kernel_init()->run_init_process生成。
