2019-2020-1 20199321《Linux内核原理与分析》第四周作业

第一部分 学习笔记

• 操作系统两把宝剑：中断切换上下文、进程切换上下文
• linux内核源的关键目录
  • arch是与体系结构相关的子目录列表，存放了许多CPU体系结构相关的代码，主要作用是使linux内核支持不同的CPU体系结构。
  • block存放Linux存储体系中关于块设备管理的代码。
  • crypto存放常见的加密算法的C语言代码。
  • fs文件系统，里面列出了Linux支持的各种文件系统的实现。
  • init存放Linux内核启动时的初始化代码。
  • kernel存放内核本身需要的一些核心代码文件。
  • Net存储网络相关的代码，譬如TCP/IP协议栈等。
• init目录下有main.c源文件，它是整个Linux内核启动的起点，但它的起点不是main函数，而是start_kernel函数，start_kernel函数是初始Linux 内核启动的起点，start_kerne前的代码使用汇编语言来进行硬件初始化。
• 配置Linux内核的关键步骤
  • 编译安装内核大概步骤

    安装开发组包
    下载源码文件
    .config: 准备配置文件
    make menuconfig: 配置内核选项
    make[-j#]
    make modules_install: 安装模块
    make install：安装内核相关文件
    安装bzImage 为 /boot/vmlinuz-VERSION-RELEASE
    生成initramfs
    编辑grub的配置文件。

  • 编译配置选项

  （1）配置内核选项
  （2）支持“更新”模式进行配置：make help
  Make config：基于命令行以遍历的方式去配置内核中可配置的每个选项。
  Make menuconfig：基于命令行以遍历的方式去配置内核中可配置的每个选项。
  Make gconfig：基于GTK（GNOME）环境窗口界面。
  Make xconfig: 基于QT（KDE）环境的窗口界面。
  （3）支持“全新配置”模式进行配置
  Make defconfig：基于内核为目标平台提供的“默认”配置进行配置。
  Make allyesconfig：所有选项均回答为“yes”。
  Make allnoconfig：所有选项均回答为“no”。

  • 编译

  全编译：make[-j#]

  第二部分 实验报告

• 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

• 跟踪调试Linux内核的启动过程
  另开一个shell窗口

# 打开 GDB 调试器
$ gdb
# 在 GDB 中输入以下命令：
# 在gdb界面中targe remote之前加载符号表
（gdb）file linux-3.18.6/vmlinux 
# 建立gdb和gdbserver之间的连接,按c 让qemu上的Linux继续运行
（gdb）target remote:1234
# 断点的设置可以在target remote之前，也可以在之后
（gdb）break start_kernel 

在gdb模式下按c继续

在rest_init（）处设置断点并继续

start-kernel（）：main.c中没有main函数，相当于C语言中的main函数。start_kernel是一切的起点。
set_task_stack_end_magic(&init_task)：init_task（0号进程）是task_struct类型，是进程描述符，使用宏INIT_TASK对其进行初始化。接下来就是对各模块的初始化。init_task是唯一的没有通过fork方式产生的进程。
通过rest_init()新建kernel_init和kernel_thread()内核线程。调用kernel_thread()创建1号内核线程。
pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);这行代码调用kernel_thread执行kthreadd，创建PID为2的内核线程。