當(dāng)Power on PC時，BIOS的代碼開始執(zhí)行，然后是Linux初始化的代碼，這其中大約很長一段時間Linux都沒有進(jìn)程這一概念，但是這不影響CPU執(zhí)行它的二進(jìn)制代碼。如果不是多任務(wù)以及進(jìn)程調(diào)度的需要，Linux內(nèi)核可以一直這樣走下去
但是因為多任務(wù)的需求，Linux必須能支持任務(wù)這一特性，任務(wù)即進(jìn)程，或者更簡單地說由task_struct對象實例所代表的一段代碼的集合，用以完成特定的任務(wù)。所以Linux內(nèi)核初始化過程中必須為進(jìn)程以及進(jìn)程調(diào)度做準(zhǔn)備
追蹤操作系統(tǒng) 內(nèi)核態(tài) 的初始化過程，從 init/main.c 中的 start_kernel() 開始
使用gdb跟蹤調(diào)試內(nèi)核
qemu?-kernel?linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -S -s
# 關(guān)于-S和-s選項的說明：
# -S freeze CPU at startup (use ’c’ to start execution)
# -s shorthand for -gdb tcp::1234
# 若不想使用1234端口，則可以使用-gdb tcp:xxxx來取代-s選項
另開一個shell窗口
gdb
? (gdb) file linux-3.18.6/vmlinux # 在gdb界面中targe remote之前加載符號表
? (gdb) target remote:1234 # 建立gdb和gdbserver之間的連接，按c讓qemu上的Linux繼續(xù)運行
? (gdb) break start_kernel # 斷點的設(shè)置可以在target remote之前，也可以在之后
詳細(xì)分析從start_kernel到init進(jìn)程啟動的過程
start_kernel()????? /linux-3.18.6/init/main.c（500行）
start_kernel()是內(nèi)核的匯編與C語言的交接點，在該函數(shù)以前，內(nèi)核的代碼都是用匯編寫的，完成一些最基本的初始化與環(huán)境設(shè)置工作，比如內(nèi)核代碼載入內(nèi)存并解壓縮（現(xiàn)在的內(nèi)核一般都經(jīng)過壓縮），CPU的最基本初始化，為C代碼的運行設(shè)置環(huán)境（C代碼的運行是有一定環(huán)境要求的，比如stack的設(shè)置等，具體見 C語言函數(shù)調(diào)用堆?？蚣?/a>?）
全局變量init_task，即手工創(chuàng)建的（0號進(jìn)程的）PCB，0號進(jìn)程即最終的idle進(jìn)程
init_task進(jìn)程在Linux中屬于一個比較特殊的進(jìn)程，它是內(nèi)核開發(fā)者人為制造出來的，而不是其他進(jìn)程通過do_fork來完成，init_task進(jìn)程的內(nèi)核棧通過靜態(tài)方式分配
所有的模塊在初始化的時候都是通過調(diào)用 start_kernel() 進(jìn)行初始化，例如中斷模塊（trap_init）、內(nèi)存管理模塊（mm_init）、調(diào)度模塊（sched_init）等等，研究特定的內(nèi)核的模塊，都需要了解 main.c 中的 start_kernel()，不管分析內(nèi)核的哪一部分都會涉及到 start_kernel()
trap_init()????? /linux-3.18.6/arch/x86/kernel/traps.c（792行）
涉及一些中斷，初始化一些中斷向量
set_intr_gate，設(shè)置了很多中斷門
set_system_trap_gate，設(shè)置系統(tǒng)陷阱門，系統(tǒng)調(diào)用
分析中斷的時候也主要是分析系統(tǒng)調(diào)用，因為硬件中斷不好模擬，而系統(tǒng)調(diào)用也是一種中斷，和中斷的機(jī)制是一樣的，它只是用指令的方式來觸發(fā)一個中斷
Linux在無進(jìn)程概念的情況下將一直從初始化部分的代碼執(zhí)行到start_kernel()，在start_kernel()中Linux將完成整個系統(tǒng)的內(nèi)核初始化。內(nèi)核初始化的最后一步就是調(diào)用rest_init()，啟動init進(jìn)程這個所有進(jìn)程的祖先
rest_init()：Linux內(nèi)核初始化的尾聲
從rest_init開始，Linux開始產(chǎn)生進(jìn)程，因為init_task是靜態(tài)制造出來的，pid=0，它試圖將從最早的匯編代碼一直到start_kernel的執(zhí)行都納入到init_task進(jìn)程上下文中。在rest_init函數(shù)中，內(nèi)核將通過下面的代碼產(chǎn)生第一個真正的進(jìn)程(pid=1)：
kernel_thread()：創(chuàng)建一個內(nèi)核線程，實際上就是內(nèi)核進(jìn)程，Linux內(nèi)核是不支持類似Windows NT一樣的線程概念的。Linux本質(zhì)上只支持進(jìn)程。這里的kernel_init只是一個函數(shù)
kernel_init()：會通過調(diào)用do_execve來執(zhí)行根文件系統(tǒng)下的/sbin/init文件（所以此前根文件系統(tǒng)必須已經(jīng)就緒），do_execve對用戶空間程序/sbin/init的調(diào)用發(fā)起自int $0x80，這是個從內(nèi)核空間發(fā)起的系統(tǒng)調(diào)用
run_init_process()：實際上是通過嵌入?yún)R編構(gòu)建一個類似用戶態(tài)代碼一樣的do_execve()調(diào)用，其參數(shù)就是要執(zhí)行的可執(zhí)行文件名，也就是這里的init進(jìn)程在磁盤上的文件
這里的run_init_process就是通過execve()來運行init程序。這里首先運行“/sbin/init”，如果失敗再運行“/etc/init”，然后是 “/bin/init”，然后是“/bin/sh”（也就是說，init可執(zhí)行文件可以放在上面代碼中尋找的4個目錄中都可以），如果都失敗，則可以通過在系統(tǒng)啟動時再添加的啟動參數(shù)來指定init，比如init=/home/rootfs/init。這里是內(nèi)核初始化結(jié)束并開始用戶態(tài)初始化的陰陽界
init進(jìn)程是Linux系統(tǒng)的第一個用戶態(tài)進(jìn)程，為1號進(jìn)程，沒有父進(jìn)程，由Linux內(nèi)核直接啟動
接下來還創(chuàng)建了一個kthreadd內(nèi)核線程，來管理系統(tǒng)的資源
此時init_task的任務(wù)基本上已經(jīng)完全結(jié)束了，它將淪落為一個idle task，事實上在更早前的sched_init()函數(shù)中，通過init_idle(current, smp_processor_id())函數(shù)的調(diào)用就已經(jīng)把init_task初始化成了一個idle task，init_idle函數(shù)的第一個參數(shù)current就是&init_task，在init_idle中將會把init_task加入到cpu的運行隊列中，這樣當(dāng)運行隊列中沒有別的就緒進(jìn)程時，init_task（也就是idle task）將會被調(diào)用，它的核心是一個while(1)循環(huán)，在循環(huán)中它將會調(diào)用schedule函數(shù)以便在運行隊列中有新進(jìn)程加入時切換到該新進(jìn)程上
Summary：
內(nèi)核啟動過程包括start_kernel之前和之后，之前全部是做初始化的匯編指令（硬件平臺相關(guān)），之后開始C代碼的操作系統(tǒng)初始化（硬件平臺無關(guān)），最后執(zhí)行第一個用戶態(tài)進(jìn)程init
結(jié)合中國傳統(tǒng)文化的角度看，道生一（start_kernel....cpu_idle），一生二（kernel_init和kthreadd），二生三（即前面0、1和2三個進(jìn)程），三生萬物（1號進(jìn)程是所有用戶態(tài)進(jìn)程的祖先，2號進(jìn)程是所有內(nèi)核線程的祖先）
（完）
