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Linux内核分析——第三周学习笔记20135308

第三周 构造一个简单的Linux系统MenuOS

计算机三个法宝：

1、存储程序计算机

2、函数调用堆栈

3、中断

操作系统两把宝剑：

1、中断上下文的切换：保存现场和恢复现场

2、进程上下文的切换

一、阅读Linux内核代码

本周我们要学习如何阅读Linux内核源代码，首先打开Lstest Stable Kernel:linux-3.18.6

 

 

arch/目录在Linux内核中占有相当庞大的代码量，因为Linux支持很多CPU，这个arch/x86目录下的代码是我们重要关注的代码

 

 

根目录中比较关键的目录：

  • Documentation/文档
  • fs/文件系统
  • init/内核启动相关的代码基本都在init目录下，里面的main.c是整个Linux内核启动的起点。它的起点是start_kernel

start_kernel函数相当于普通C程序的main函数

 

 

如上图所示，第500行这里就是初始化Linux内核的起点，之前的部分是汇编做硬件初始化。

 

  • ipc/进程间通信
  • kernel/Linux内核的核心代码在kernel目录中
  • lib/公用的库文件
  • mm/memmory management内存管理
  • net/与网络相关的代码
  • security/与安全相关的代码
  • scripts/脚本

 

以上加粗的部分为我们重点关注的。

 

二、构造一个简单的Linux系统MenuOS

 

方法一：使用实验楼的虚拟机打开shell

 

 

linux-3.18.6.tar就是内核源代码，rootfs里面有用menu编译好的init可执行文件，rootfs.img是它生成的。

 

Linux内核分析——第三周学习笔记20135308_第1张图片

 

该系统支持三条命令：help、version和quit

输入help会有以下三条命令

 

 

使用gdb跟踪调试内核

输入以下命令

qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -S -s

-S表示：在CPU初始化之前，冻结CPU

-s表示在：1234端口上创建一个tcp接口

 

 

如图所示，是被冻结状态的。

水平分割，再打开一个shell窗口，输入gdb

这里注意：视频中孟老师是直接进入了LinuxKernel文件夹，我们要在实验楼中进入LinuxKernel再gdb，否则会显示找不到文件。

 

Linux内核分析——第三周学习笔记20135308_第2张图片

 

输入（gdb）file linux-3.18.6/vmlinux

在targe remote之前加载符号表

 

 

Reading后，连接到刚启动的被冻结的linux系统，设置断点，把内核启动的起点start_kernel设为断点，在init/main.c文件中，第501行

 

Linux内核分析——第三周学习笔记20135308_第3张图片

 

输入c，回车，系统从冻结状态开始执行，启动。

 

 

输入list，可以看见start_kernel代码上下的这段代码

 

 

再设一个断点rest_init，按c继续执行

 

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系统已经执行到rest_init

 

 

输入list，看rest_init前后的代码

 

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在start_kernel尾部被调用

方法二：使用自己的Linux系统环境搭建MenuOS

 

首先，下载内核源代码编译内核，大概几百M

 

 

接下来，make，大概会make20多分钟

 

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下面，制作根文件系统，我首先尝试了孟老师的第一种方法，在GitHub上注册账号，登录，然而显示Error 403

 

 

 

之后，我用第二种办法，在课程的“课件”页面，底部单击“下载附件”



 

下载menu.zip，并共享到虚拟机中去

 

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继而，gcc编译

 

 

 

在rootfs文件夹出现了编译出的镜像文件

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由于自己的虚拟机缺少配置，不能进行下去了

三、简单分析一下start_kernel

 

首先设置全局变量init task，相当于手工创建的PCB，0号进程就是最终的idle进程,0号进程创建了1号进程和其他线程

 

 

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

 

 

其中，在x86中，设置了很多中断门

 

 

还设计系统陷阱门，系统调用的，也是一种中断

 

 

rest_init

 

 

kernel_init里面的run_init_process就是linux系统的1号进程，第一个用户态进程，默认根目录下的init程序

 

 

kernel_init不仅创建了1号进程，还创建了kthreadd内核线程，来管理系统资源

 

 

系统进入了内核启动rest_init,call into cpu_idle

 

 

这里的cpu_idle_loop就是进入了while（0）的无限循环，就是idle0号进程。它一直存在在系统中，当没有进程需要执行时，就调度到idle进程。

 

Linux内核分析——第三周学习笔记20135308_第11张图片

 

总结：rest_init就是start_kernel内核启动时一直存在，即为0号进程。0号进程创建了1号进程kernel_init以及其他的服务线程。“道生一（start_kernel....cpu_idle）、一生二（kernel_init和kthreadd）、二生三（即前面0、1和2三个进程）、三生万物（1号进程是所有用户态进程的祖先，2号进程是所有内核线程的祖先）”，内核就启动了。

 

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    awk绝对是文本处理中的神器，它本身也是一门编程语言，还有许多功能本人没有使用到。这篇文章就单单针对awk里的数组来进行讨论，如何利用数组来帮助完成文本分析。   有这么一组数据：   abcd,91#31#2012-12-31 11:24:00 case_a,136#19#2012-12-31 11:24:00 case_a,136#23#2012-12-31 1
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    安装GNOME桌面环境 # yum groupinstall "X Window System" "Desktop" 安装TigerVNC # yum -y install tigervnc-server tigervnc 启动VNC服务 # /etc/init.d/vncserver restart # vncser
  • Spring 数据库连接整理 tomcat_oracle springbeanjdbc
    1、数据库连接jdbc.properties配置详解 　　jdbc.url=jdbc:hsqldb:hsql://localhost/xdb 　　jdbc.username=sa 　　jdbc.password= 　　jdbc.driver=不同的数据库厂商驱动，此处不一一列举 　　接下来，详细配置代码如下： 　　 Spring连接池    
  • Dom4J解析使用xpath java.lang.NoClassDefFoundError: org/jaxen/JaxenException异常 xp9802
    用Dom4J解析xml,以前没注意,今天使用dom4j包解析xml时在xpath使用处报错      异常栈：java.lang.NoClassDefFoundError: org/jaxen/JaxenException异常       导入包 jaxen-1.1-beta-6.jar 解决; &nb
按字母分类： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ其他