通过gdb调试分析Linux内核的启动过程

作者：吴乐 山东师范大学

《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

一、实验流程

1.打开环境

执行命令：cd LinuxKernel/

执行命令：qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img

MenuOS便可以成功启动。可以测试三个命令“help,version,quit”的工作情况

2、使用gdb跟踪调试内核

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

冻结启动窗口，重新打开一个终端使用gdb命令调试

如下图所示：

执行以下三个命令：

1.file linux-3.18.6/vmlinux

2.target remote:1234

3.设置断点：break start_kernel

list可以显示上下、相关的代码帮助理解启动过程

以同样的方式设置多个断点，按c键继续执行，可以最终调试内核的启动过程。（以rest_init中断为例）

二，加载内核的过程

操作系统接管硬件以后，首先读入 /boot 目录下的内核文件。

我们知道系统是从BIOS加电自检，载入MBR中的引导程序(LILO/GRUB),再加载linux内核开始运行的，一直到指定shell开始运行告一段落，这时用户开始操作Linux。而大致是在vmlinux的入口startup_32(head.S)中为pid号为0的原始进程设置了执行环境，然后原是进程开始执行start_kernel()完成Linux内核的初始化工作。包括初始化页表，初始化中断向量表，初始化系统时间等。继而调用 fork(),创建第一个用户进程:

kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND);

这个进程就是著名的pid为1的init进程，它会继续完成剩下的初始化工作，然后execve(/sbin/init), 成为系统中的其他所有进程的祖先。关于init我们这次先不研究，回过头来看pid=0的进程，在创建了init进程后，pid=0的进程调用cpu_idle()演变成了idle进程。

总而言之，系统启动后首先执行一系列的初始化工作，直到start_kernel处，它是代码的入口点，相当于main.c函数。然后启动系统的第一个进程init，init是所有进程的父进程，由init再启动子进程，从而使得系统成功运行起来。