20135202闫佳歆--week3 跟踪分析Linux内核的启动过程--实验及总结

实验三：跟踪分析Linux内核的启动过程

一、调试步骤如下：

• 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

另开一个shell窗口

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
（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。
（gdb）break kernel_thread 
（gdb）c # 当前系统执行到kernel_thread
（gdb）list # 这一步可以看到kernel_thread(kernel_init,NULL,CLONE_FS)
（gdb）break kernel_init
（gdb）c # 当前系统执行到kernel_init
（gdb）list #
（gdb）break run_init_process
（gdb）c # 这里并没有如愿停在run_init_process，而是停在另外的kernel_thread里，这个太多了，我们先删掉这个断点
（gdb）d 3 # kernel_thread的编号为3
（gdb）c # 停在run_init_process
（gdb）list

二、Linux内核的启动过程

• 启动Linux内核的三个参数：
  • kernel
  • initrd
  • root所在分区、目录

最重要的一行代码：

qemu -kernel (文件名) -initrd (rootfs.img)

1. qemu相当于打开一个虚拟机
2. kernel启动一个内核，位置由其后的文件名指定。如果在当前目录下，可以直接输入文件名，如果不是，则需要输入该内核的全路径。
3. initrd指令是挂了一个ramdisk虚拟硬盘，是内核的重要补充，rootfs.img就是这个虚拟硬盘，内有分区，然后启动的其实是其中的init文件，这个文件是由之前的menuOS编译而成，gcc -o命名为init。

所以就是要启动一个内核，挂一个硬盘，然后再运行一个init即1号进程。
也就是说，init中main.c中有一个start_kernel函数
在start_kernel函数的尾部调用了一个rest_init
0号进程
有一个全局变量init_task，即手工创建的PCB，0号进程，即最终的idle进程。0号进程一直存在，系统没有进程需要执行时调度到0号进程。

0号进程创建了1号进程和其他
rest_init()中有kernel_thread(kernel_init,NULL,CLONE_FS)
kernel_init中有run_init_process，
run_init_process创建了一号进程，默认路径下的程序。

init_process 一号进程，默认的

三、几个问题

1. 为什么要编译内核？
   为了生成符号表。

2. 怎么编译内核？

   1. 最简单的是make config，但是这个需要的时间很长
   2. make menuconfig，是图形化的界面，比上面更为方便
   3. make allnoconfig，所有能选no的都选no，简单粗暴。

3. Makefile和config
   这两个和在一起能够决定内核中哪些需要被编译，哪些不会被编译。

四、实验截图

1. 运行截图
   

2. 第一个断点，start_kernel
   
   

3. rest_init
   

4. kernel_thread
   

5. kernel_init
   

6. run_init_process
   
   

五、学习总结

闫佳歆第三周学习笔记