Linux内核分析——第三周学习笔记
20135313吴子怡.北京电子科技学院
chapter1 知识点梳理
一、Linux内核源代码简介
(视频中对目录下的文件进行了简介,记录如下)
arch目录
占有相当庞大的空间
arch/x86目录下的代码是需要重点关注的。
arch下其他目录可以删掉。init目录
内核启动相关的基本代码基本都在init目录下。
main.c 文件中有一个start_kernel函数,初始化Linux内核的起点,这个函数相当于普通c程序的main函数。kernel目录
Linux内核的核心代码在kernel目录中
其他
Documentation 文档
drivers 驱动
fs-filesystem 文件系统
include
ipc 进程间通信README:
INSTALLING 怎样安装内核源代码——怎么解压怎么打补丁
make mrproper 把生成的中间代码清理干净
menuconfig
二、构造一个简单的Linux系统
使用实验楼的虚拟机打开shell,命令如下:
cd LinuxKernel/
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img
内核启动完成后进入menu程序,支持三个命令help、version和quit。
通过gdb跟踪内核的启动
使用自己的Linux系统环境搭建MenuOS的过程
下载内核源代码编译内核
cd ~/LinuxKernel/
wget https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.18.6.tar.xz
xz -d linux-3.18.6.tar.xz
tar -xvf linux-3.18.6.tar
cd linux-3.18.6
make i386_defconfig
make制作根文件系统
cd ~/LinuxKernel/
mkdir rootfs
git clone https://github.com/mengning/menu.git # 如果被墙,可以使用附件menu.zip
cd menu
gcc -o init linktable.c menu.c test.c -m32 -static –lpthread # 系统会默认启动init,即第一个用户态进程,1号进程
cd ../rootfs
cp ../menu/init ./
find . | cpio -o -Hnewc |gzip -9 > ../rootfs.img # 镜像启动MenuOS系统
cd ~/LinuxKernel/
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img- 重新配置编译Linux使之携带调试信息
在原来配置的基础上,make menuconfig选中如下选项重新配置Linux,使之携带调试信息(由于在实验楼中操作,因此省略个别步骤)
make重新编译
使用gdb跟踪调试内核
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) cpu初始化之前把它冻结起来
-s shorthand for -gdb tcp::1234 在1234端口上建立了一个gdb server
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
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
三、跟踪调试Linux内核的启动过程
1.使用gdb跟踪调试内核的方法
除了前半部分提及的,以下部分为补充:
(gdb)c # 系统开始启动,启动到start_kernel
(gdb)list # 可以看到start_kernel上下的代码
(gdb)break rest_init
(gdb)c # 当前系统执行到rest_init
(gdb)list # 可以看到rest_init是在start_kernel的尾部调用的。
chapter2 实践实验过程
①构建Menu系统的过程
②使用gdb进行调试
③将断点设置到start_kernal
④将断点设置到rest_init
chapter3 简单分析一下start_kernel(作业)
①在init目录下main.c里找到start_kernel函数
②全局变量init_task,即手工创建的PCB,0号进程即最终的idle进程。
不管分析内核的哪一部分都会涉及到start_kernel.
③一些简要提及的函数
trap_init() 初始化一些中断向量
mm_init() 内存管理模块
sched_init() 调度模块
rest_init()中有kernel_thread(kernel_init,NULL,CLONE_FS),kernel_init中有run_init_process,创建了一号进程,默认路径下的程序。
注意:init_process是一号进程。
④创建kthread(一个内核线程来管理系统的资源)。
启动后,进入了一个cpu_idle,cpu_idle_loop,即一个while(0)的无限循环,或者说是idle进程,它作为0号进程适中存在于系统中。
当系统没有进程需要执行时就需要调度idle进程。
chapter4 总结
阐明对“Linux系统启动过程”的理解。
sched_init()初始化函数内对0号进程,即idle进程进行初始化。然后rest_init()其他初始化函数,函数内将创建1号进程,即init进程。随后rest_init实际上就是start_kernel内核一启动的时候会一直存在,这个就叫0号进程;0号进程创建了1号进程kernel_init和其他服务线程。这就是内核的启动过程。
chapter5 附录
作者:吴子怡
学号:20135313
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
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