Mykernel 第三周课程报告
《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000
使用gdb跟踪调试内核从start_kernel到init进程启动
详细分析从start_kernel到init进程启动的过程
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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)
- # -s shorthand for -gdb tcp::1234 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
Linux内核启动过程相关的参考资料
计算机的启动过程概述
x86 CPU启动的第一个动作CS:EIP=FFFF:0000H（换算为物理地址为000FFFF0H，因为16位CPU有20根地址线)，即BIOS程序的位置
BIOS例行程序检测完硬件并完成相应的初始化之后就会寻找可引导介质，找到后把引导程序加载到指定内存区域后，就把控制权交给了引导程序。这里一般是把硬盘的第一个扇区MBR和活动分区的引导程序加载到内存（即加载BootLoader），加载完整后把控制权交给BootLoader。
引导程序BootLoader开始负责操作系统初始化，然后起动操作系统。启动操作系统时一般会指定kernel、initrd和root所在的分区和目录，比如root (hd0,0)，kernel (hd0,0)/bzImage root=/dev/ram init=/bin/ash，initrd (hd0,0)/myinitrd4M.img
内核启动过程包括start_kernel之前和之后，之前全部是做初始化的汇编指令，之后开始C代码的操作系统初始化，最后执行第一个用户态进程init。
一般分两阶段启动，先是利用initrd的内存文件系统，然后切换到硬盘文件系统继续启动。initrd文件的功能主要有两个：1、提供开机必需的但kernel文件(即vmlinuz)没有提供的驱动模块(modules) 2、负责加载硬盘上的根文件系统并执行其中的/sbin/init程序进而将开机过程持续下去
在kernel/fork.c里面实现了kernel_thread函数
do_fork就开始fork进程了!
在调用rest_init之前,会有很多初始化的工作,这个工作都由进程0来完成!
直到rest_init被调用,创建进程1.
由于初始化的操作太多, 水平有限,只能适当的选取一些函数进行分析.
注意到,调用了这个函数
函数定义如下: 经调试发现smp_processor_id()的返回值为0.即,用于启动的CPU是0号CPU
我们定位函数,发现smp_processor_id()实质上是一个宏定义,然后调用的别人的函数.
这里一直到rest_init()都是由init_task进程控制的.而init_task是内核程序员人为创建的进程.
以下是rest_init()的实现.
通过kernel_thread()函数将创建1号(而不是0号, 0 号就是我们之前一直处于的进程 :-) . 2号进程为kthreadd/
这里1号进程将进入kernel_init()函数
啊哈!我们来看看1号进程里面都是些啥
static int __ref kernel_init(void *unused)
{
int ret;
kernel_init_freeable();
/* need to finish all async __init code before freeing the memory */
async_synchronize_full();
free_initmem();
mark_rodata_ro();//把只读的数据标记为只读
system_state = SYSTEM_RUNNING;//系统状态标记为正在运行
numa_default_policy();
flush_delayed_fput();
if (ramdisk_execute_command) {
ret = run_init_process(ramdisk_execute_command);
if (!ret)
return 0;
pr_err("Failed to execute %s (error %d)\n",
ramdisk_execute_command, ret);
}
/*
* We try each of these until one succeeds.
*
* The Bourne shell can be used instead of init if we are
* trying to recover a really broken machine.
*/
if (execute_command) { //注意!(我们这里就可以动点"手脚"了)如果我们指定了init程序就可以跑我们的程序,如果没有,这里就进不去if.
ret = run_init_process(execute_command);
if (!ret)
return 0;
pr_err("Failed to execute %s (error %d). Attempting defaults...\n",
execute_command, ret);
}//到这里系统就会使用系统默认的启动程序, 四个目录下面的
if (!try_to_run_init_process("/sbin/init") ||
!try_to_run_init_process("/etc/init") ||
!try_to_run_init_process("/bin/init") ||
!try_to_run_init_process("/bin/sh"))
return 0;
panic("No working init found. Try passing init= option to kernel. "
"See Linux Documentation/init.txt for guidance.");
}
我只想吐槽,这编译时间,简直了,受不了,读者可以自行去修改config文件,然后别去编译什么鬼module,用不到,这里快点进入我们的init进程,即自己写的menu程序就可以啦
如下图运行结果.
千万千万记得,make之前要做make i386_deconfig
我之前就是缺了这步,然后可能是用的64位的虚拟的,然后就panic了 : )
前车之鉴
制作跟文件系统
首先在内核目录树根目录下面创建rootfs目录．
参考文献:
http://blog.chinaunix.net/uid-23769728-id-3127671.html
http://blog.csdn.net/larryliuqing/article/details/10077785
