Linux內核學習總結

mykernel是由老師創建的一個用於開放您本身的操做系統的內核平臺，它基於Linux Kernel 3.9.4 source code。經過本講的學習和實驗，咱們知道操做系統的核心功能就是：進程調度和中斷機制，經過與硬件的配合實現多任務處理，再加上上層應用軟件的支持，最終變成可使用戶能夠很容易操做的計算機系統。

3. 使用gdb跟蹤Linux內核啓動過程

start_kernel()是內核的彙編與Ｃ語言的交接點，在該函數之前，內核的代碼都是用匯編寫的，完成一些最基本的初始化與環境設置工做。start_kernel就像是c代碼中的main函數。無論你關注Linux的內核模塊，老是離不開start_kernel函數的，由於大部分模塊的初始化工做都是在start_kernel中完成的。按照這節課的實驗步驟，咱們能夠跟蹤Linux內核的啓動過程。

4. 使用庫函數API和C代碼中嵌入彙編代碼兩種方式使用同一個系統調用

即使是最簡單的程序，也不免要用到諸如輸入、輸出以及退出等操做，而要進行這些操做則須要調用操做系統所提供的服務，也就是系統調用。除非你的程序只完成加減乘除等數學運算，不然將很難避免使用系統調用。在 Linux 平臺下有兩種方式來使用系統調用：利用封裝後的 C 庫（libc）或者經過彙編直接調用。這篇文章從示例出發，介紹了系統調用的概念，以及如何使用系統調用。

5. 分析system_call中斷處裏過程

經過gdb咱們能夠給系統調用內核處里程序如sys_write, sys_time設置斷點，並讓程序停在斷點處，進行斷點跟蹤系統調用處裏過程。因爲system_call是徹底用匯編寫就一個的函數，雖然咱們也能夠在system_call處設置斷點，但卻沒法讓系統停在system_call處，因此也沒法經過單步跟蹤學習其處裏流程。但system_call是全部系統調用的入口，也是程序由用戶態轉入內核態執行時沒法越過的一個函數，其重要性不言而喻，因此咱們跟隨老師簡化的彙編代碼以及源代碼學習其主要的流程。

6. 初學Linux進程的描述和進程的建立

爲了管理進程，內核必須對每一個進程進行清晰的描述，進程描述符提供了內核所需瞭解的進程信息。進程描述符task_struct的源碼連接：http://codelab.shiyanlou.com/xref/linux-3.18.6/include/linux/sched.h#1235。在Linux應用程序的開發中，能夠經過fork、vfork和clone等API來建立一個子進程，它們在Linux內核中對應的系統調用分別爲sys_fork、sys_vfork和sys_clone函數，而這些函數最終都會調用do_fork完成子進程的建立。do_fork主要是複製了父進程的task_struct，而後修改必要的信息，從而獲得子進程的task_struct。

7. 初學《Linux內核如何裝載和啓動一個可執行程序》

Linux系統能夠經過execve API啓動一個新進程，該API又呼叫sys_execve系統調用，負責將新的程序代碼和數據替換到新的進程中，打開可執行文件，載入依賴的庫文件，申請新的內存空間，最後執行 start_thread(regs, elf_entry, bprm->p) ，設置 new_ip, new_sp ，完成新進程的代碼和數據替換，而後返回，接下來就是執行新的進程代碼了。

8. 初學Linux中進程調度與進程切換過程

Linux系統的通常執行過程，最通常的狀況是：正在運行的用戶態進程X切換到運行用戶態進程Y的過程要通過如下步驟

1). 正在運行的用戶態進程X

2). 發生中斷：save cs:eip/esp/eflags(current) to kernel stack, then load cs:eip(entry of a specific ISR) and ss:esp(point to kernel stack).

3). SAVE_ALL //保存現場，這裏是已經進入內核中斷處裏過程

4). 中斷處理過程當中或中斷返回前調用了schedule()，其中的switch_to作了關鍵的進程上下文切換

5). 標號1以後開始運行用戶態進程Y(這裏Y曾經經過以上步驟被切換出去過所以能夠從標號1繼續執行)

6). restore_all //恢復現場

7). iret - pop cs:eip/ss:esp/eflags from kernel stack

8). 繼續運行用戶態進程Y

3、收穫與感悟。

八週的學習，轉瞬即逝，孟老師爲咱們在LINUX學習道路上打開了一扇窗，很感激老師的辛苦付出。八週的學習，也只是淺嘗輒止，將來我也會繼續學習LINUX。