第三周：构造一个简单的LINUX系统MENUOS

吕松鸿 + 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

一、Linux内核源码简介

1.操作系统的两把宝剑

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：支持不同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函数就相当于普通C程序的main函数
kernel/目录：Linux内核核心代码在kernel目录中

（2）README

提供内核的各种编译方法、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

二、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，看到其全部支持的命令：
```
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./arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S

# -S 在CPU初始化之前，冻结CPU

# -s 1234端口上创建一个tcp接口。若不想使用1234端口，则可以使用-gdb tcp:xxxx来取代-s选项

另开一个shell窗口，启动gdb。

（gdb）file linux-3.18./vmlinux

# 在gdb界面中targe remote之前加载符号表

（gdb）target remote:

# 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

# 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

三、简单分析start_kernel

（1）全局变量 init_task

全局变量init_task，即手工创建的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)

{

 char *command_line;

 char *after_dashes;

 /*

506  * Need to run as early as possible, to initialize the

507  * lockdep hash:

508  */

 lockdep_init();

 set_task_stack_end_magic(&init_task);//init_task即手工创建的PCB，0号进程及最终的idle进程

 smp_setup_processor_id();

 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，设置了很多中断门(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（）

函数内做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，创建了一号进程，即第一个用户态进程。之后创建了kthreadd，一个内核线程来管理系统的资源。

创建了一号进程后，kernel_thread函数通过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启动之后，她就一直存在。当系统没有进场需要执行的时候就调度到idle进程

四、总结

1.kernelthread是0号进程，它创建了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.然后init进程会再启动一些进程。