Linux 内核学习笔记：进程 1 的创建及执行（第 4 部分） —— 加载根文件系统

2016-02-29

本文接着上一博文 Linux 内核学习笔记：进程 1 创建及执行（第 3 部分）最后的“进程 1 格式化虚拟盘并更换根设备为虚拟盘”继续写下去。

进程 1 格式化虚拟盘并更换根设备为虚拟盘

注意：现在系统已经切换到进程 1 执行。

在之前博文 Linux 内核学习笔记：初始化程序（第 1 部分）中，我们提到 Linux 0.11 设置了虚拟盘并对其进行初始化。但那时的虚拟盘只是一块“白盘”，尚未经过类似“格式化”的处理，还不能当做一个块设备使用。格式化所用的信息就在 boot 操作系统的软盘上。这个软盘的第 1 个扇区是 bootsect，后面 4 个扇区是 setup，接下来大约 240 个扇区是包含 head 的 system 模块。“格式化”虚拟盘的信息从 256 块开始。

下面，进程 1 调用 rd_load 函数，用软盘上 256 块以后扇区中的信息“格式化”虚拟盘，使之成为一个块设备：

// kenel/blk_drv/hd.c --------------------------
int sys_setup(void * BIOS)
{
	......
	rd_load();
	mount_root();
	return (0);
}

more >>

展开全文 >>

Linux 内核学习笔记：进程 1 的创建及执行（第 3 部分） —— 读取硬盘引导块

2016-02-28

本文接着上一博文 Linux 内核学习笔记：进程 1 创建及执行（第 2 部分）最后的“调用 sys_setup”继续写下去。

调用 sys_setup

根据 sys_setup 函数，我们分成几个部分来对其进行解释。

进程 1 设置硬盘的 hd_info

阅读这部分，请先参考以下两篇博文有关“硬盘”部分：
Linux 内核学习笔记：预备知识之“硬盘基础知识”
Linux 内核学习笔记：内核引导程序之“setup.s”

参考以下博文有关“CMOS”部分：
Linux 内核学习笔记：初始化程序（第 2 部分）

more >>

展开全文 >>

Linux 内核学习笔记：进程 1 的创建及执行（第 2 部分） —— 任务调度

2016-02-26

本文是上一博文 Linux 内核学习笔记：进程 1 创建及执行（第 1 部分）的续篇。

任务调度

名词辩解

为了准确，在这里我们将我们常说的进程调度改称为任务调度，原因主要是：

在 Linux 0.11 （其他 Linux 版本也一样，可通过 ulimit -a 查看）最多支持“同时存在” 64 个进程，因为系统资源是有限的（跟 GDT 容量、内存有限等有关）
进程的进程号可能是远远大于操作系统支持“同时存在”的进程数的，因为进程可创建也可销毁，只要“同时存在”的进程数是小于等于系统支持的进程数就行了；而且进程号是一直在累加的，即在不考虑特殊情况（溢出，如 long pid，pid 是存在溢出的风险的）的情况下，存在或已销毁的进程的进程号是不会一样的
这些“同时存在”的进程由 task[64] 数组来统一管理。task[64] 中每一项指向这些进程中的某一个进程（具体指向的是该进程的进程描述符 task_struct ）或为 NULL。另外，task[64] 中的每一项可以重复使用，如 task[64] 中某项指向的进程已被销毁，那这一项就可以给其他新建的进程用
task[64] 每一项指向的内容都称为一个任务。我们平常所说的“进程调度”实际是对 task[64] 进行遍历，即对 task[64] 中每一项指向的进程进行遍历，然后切换到符合要求的进程。而这些进程都可称为任务。
综上，用“任务调度”这个说法来代替“进程调度”的说法更为具体和准确。

注：

上边提到的“同时存在”是指“同时存在而还未被系统销毁”的进程。

task[64] 定义如下：

1 2	// include/linux/sched.h ----------------------- extern struct task_struct *task[NR_TASKS]; // NR_TASKS = 64

more >>

展开全文 >>

Linux 内核学习笔记：进程 1 的创建及执行（第 1 部分） —— 进程派生

2016-02-25

Linux 0.11 初始化好设备环境和激活进程 0 后就开始创建进程 1。接下来几篇博文将关注进程 1 的创建及执行。

注：比较完整的进程创建案例可参考《Linux 内核设计的艺术》（第 2 版）第 6.3 节“一个用户进程从创建到退出的完整过程”。这个小节写的相当不错！

调用 fork

进程 0 现在已经工作在 3 特权级，即进程状态，可以调用 fork 函数创建子进程。它创建的第一个子进程是进程 1：

// include/unistd.h ----------------------------	// unistd -> unix standard
#define __NR_fork	2
......

#define _syscall0(type,name) \
type name(void) \
{ \
long __res; \
__asm__ volatile ("int $0x80" \		// int 0x80 是所有系统调用函数的总入口，fork() 是其中之一
					// 它将导致 CPU 硬件自动将 ss esp eflags cs eip 按序压栈
					// 在这里，压栈的 eip 指向的是下一条语句 if (__res >= 0)
	: "=a" (__res) \		// 返回值存放到 %eax
	: "0" (__NR_##name)); \		// __NR_fork -> %eax
if (__res >= 0) \			// int 0x80 中断返回后，将执行这一句
	return (type) __res; \
errno = -__res; \
return -1; \
}
......

int fork(void);

// init/main.c ---------------------------------
static inline _syscall0(int,fork)	// fork 函数
......

void main(void)
{
	......
	sti();
	move_to_user_mode();
	if (!fork()) {		/* we count on this going ok */
		init();
	}
}