跟踪分析Linux内核的启动过程--实验报告 分析 及知识重点

跟踪分析Linux内核的启动过程

攥写人：杨光  学号：20135233

（ *原创作品转载请注明出处*）

（ 学习课程：《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 ）

知识总结：

****Linux内核中关键目录：

　　arch:不同cpu的支持，我们主要关注的是其中x86文件夹

　　init:内核启动的相关代码，期中main.c是内核启动的起点，main.c中的start_kernel是内核初始化的起点

　　kernel:Linux内核的核心代码所在

　　  ipc:进程通信相关

      fs:文件系统

　　mm:内存管理

　　net:网络相关

****0号进程：rest_init

　　它再创建kernel_init,创建1号进程init

****1号进程、第一个用户态进程：init

****trap_init:中断初始化

****sched_init:进程调度初始化

 

 

 

实验部分：

*************使用自己电脑配置环境过程*************

首先，使用wget https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.18.6.tar.xz命令下载内核文件

 

下载完成后，使用 xz -d linux-3.18.6.tar.xz  tar -xvf linux-3.18.6.tar命令进行解压

 

解压完进入linux-3.18.6文件夹make i386_deconfig

 

然后make安装

此处由于被墙，我是使用的从网易云课堂下载的menu包，自己复制到虚拟机上

 

 

由此，虚拟机的环境便搭建完成了，之后跟实验楼过程基本一致

***********实验楼过程***********

cd LinuxKernel 进入目录  

使用qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img命令启动内核

 

 

使用qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S指令

（

 -S cpu初始化之前，冻结启动，之后gdb的过程中输入“c”进入下一步
 -s 在端口上创建tcp接口

 

　　

另开一个shell窗口，使用gdb命令进行调试

（注意!必须先进入 LinuxKernel文件夹，不然之后file会找不到文件，下图就是进入的示范）

 

现在再gbd就没问题啦，加载符号表，设置端口，断点

 

设置了断点之后，输入“c”进行下一步，此时内核会运行到断点位置停止

回到shell,使用list命令列出此时的代码段

 

设置新的断点rest_init，然后使用“c”命令继续

 

此时内核运行的状态

使用list命令列出此时的代码段

 

 

根据实验中追踪到的行数，在代码中找到对应位置，进行分析    代码链接http://codelab.shiyanlou.com/xref/linux-3.18.6/

 

***********************************************************************

总结分析：

*内核启动的代码在 init文件夹main.c文件中 的 start_kernel

 

*创建pcb

*下图分别为trap(中断)mm(内存管理) sched(进程调度) 模块的初始化

*start_kernel函数的最后一句是rest_init();

这个进程在内核启动时就一直存在，是0号进程,0号进程是最终的idle进程（rest_init）

*这个0号进程创建了1号进程和其他的服务线程

1号进程（第一个用户态进程）：

服务线程：

*kernel_init中，下图红线所划就是第一个用户态进程的创建(1号进程)

*在0号进程创建1号进程后，一个进程创建另一个进程和线程，一生二、二生三、三生万物，系统内核就启动了