Linux 内核学习笔记：初始化程序（第 3 部分） —— 初始化进程 0

2016-02-23

本文是前 2 篇博文 Linux 内核学习笔记：初始化程序（第 1 部分）和 Linux 内核学习笔记：初始化程序（第 2 部分）的续篇。

初始化进程 0

进程 0 是 Linux 操作系统中运行的第一个进程，也是 Linux 操作系统父子进程创建机制的第一个父进程。

对于进程 0 能够正常运行，《Linux 内核设计的艺术》有一个简明的阐述：

系统先初始化进程 0。进程 0 管理结构 task_struct 的母本（init_task={INIT_TAST,}）已经在代码设计阶段事先设计好了，但这并不代表进程 0 已经可用了，还要将进程 0 的 task_struct 中的 LDT、TSS 与 GDT 相挂接，并对 GDT、task[64] 以及与进程调度相关的寄存器进行初始化设置。

Linux 0.11 作为一个现代操作系统，其最重要的标志就是能够支持多进程轮流执行，这要求进程具备参与多进程轮询的能力。系统这里对时钟中断进行设置，以便在进程 0 运行后，为进程 0 以及后续由它直接、间接创建出来的进程能够参与轮转奠定基础。

进程 0 要具备处理系统调用的能力。每个进程在运算时都可能需要与内核进行交互，而交互的端口就是系统调用程序。系统通过函数 set_system_gate 将 system_call 与 IDT 相挂接，这样进程 0 就具备了处理系统调用的能力了。这个 system_call 就是系统调用的总入口。

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Linux 内核学习笔记：初始化程序（第 2 部分） —— 请求项、人机交互、开机启动时间

2016-02-22

本文是上一博文 Linux 内核学习笔记：初始化程序（第 1 部分）的续篇。

初始化块设备请求项结构

块设备与字符设备

《Linux 内核完全注释》对块设备（block device）和字符设备（character device）有一个简要的阐述：

操作系统的主要功能之一就是与周边的输入输出设备进行通信，采用统一的接口来控制这些外围设备。操作系统的所有设备可以粗略地分成两种类型：块设备和字符设备。块设备是一种可以以固定大小的数据块（1024B）为单位进行寻址和访问的设备，如硬盘和软盘设备。字符设备是一种以字符流为操作对象的设备，不能进行寻址操作，如打印机、网络接口、终端设备。

为了便于管理和访问，操作系统将这些设备统一地以设备号进行分类。在 Linux 0.11 内核中设备被分成 7 类，即共有 7 个设备号（0 ~ 6），如下图所示。每个类型的设备可在根据次设备号来加以进一步区别。
图片来源：《Linux 内核完全注释》

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Linux 内核学习笔记：初始化程序（第 1 部分） —— 内存规划、中断服务程序挂接

2016-02-22

在上一博文 Linux 内核学习笔记：内核引导程序之“head.s”最后我们提到，执行完 head 程序，指令指针就跳转至 main 函数，即从 main 函数开始执行。

main 函数定义在 init/main.c 文件（在 init 目录下，只有一个文件 main.c），是 Linux 0.11 的初始化程序，负责设备环境初始化并激活进程 0。

本文主要分析 main 函数功能，大部分参考自《Linux 内核设计的艺术》一书，小部分参考自《Linux 内核完全注释》。

设置根设备、硬盘

这部分代码如下：

/*
 * This is set up by the setup-routine at boot-time
 */
#define DRIVE_INFO (*(struct drive_info *)0x90080)
#define ORIG_ROOT_DEV (*(unsigned short *)0x901FC)

struct drive_info { char dummy[32]; } drive_info;	// 硬盘基本参数表大小为 16B。这个结构体可以存放两个硬盘的参数表。
							// 而且这两个表在内存中本来就是相邻的

void main(void)	
{
/*
 * Interrupts are still disabled. Do necessary setups, then
 * enable them
 */
 	ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV;	// fs/super.c -> int ROOT_DEV = 0;
 	drive_info = DRIVE_INFO;
	......
}

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富甲美国：沃尔玛创始人山姆·沃尔顿自传

2016-02-20

从上一次读完《摩根财团:美国一代银行王朝和现代金融业的崛起(1838-1990)到现在也有一个多月的时间。这段时间断断续续把《富甲美国：沃尔玛创始人山姆·沃尔顿自传》这本书读完。现在对读书还真的得有个计划，要不好多时候都会忘了…

读完山姆·沃尔顿的这本自传，能深深感受到他脚踏实地干实事的精神。他是一个精明、有远见、爱护员工客户、对零售业充满激情、低调的企业家。

下边是个人在读这本自传时比较有感触的一些小点：

热爱事业。没有这一点，作者也无法将建成沃尔玛帝国。作者将他的一生都投放在零售业，直至过世。
重视每一分钱。对钱的重视并不代表作者是一个吝啬的人，恰恰相反，作者是一个很慷慨的人，他和他的夫人为社会做了不少贡献（如给学子提供奖学金、资助研究院）。正因为作者对钱的重视，所以他知道顾客的钱也来之不易。他努力为顾客提供价廉质优的产品，为顾客省钱。另一方面，对钱的重视，使作者将钱用到实处、痛处。

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Linux 内核学习笔记：内核引导程序之“head.s”

2016-02-19

本文主要分析 Linux 0.11 内核引导程序head.s关键部分。《Linux 内核完全注释》和《Linux 内核设计的艺术》两书将作为主要参考资料。

我们从上一博文 Linux 内核学习笔记：内核引导程序之“setup.s”已知指令指针已跳转至内存最初始处（0x0000 0000），从 head 程序开始执行。需要注意的是，head 程序用 AT&T 汇编语法写成，并工作在保护模式下。

设置 DS、ES、FS、GS

这部分代码如下：

.text
.globl _idt,_gdt,_pg_dir,_tmp_floppy_area
_pg_dir:
startup_32:
	movl $0x10,%eax
	mov %ax,%ds
	mov %ax,%es
	mov %ax,%fs
	mov %ax,%gs

因为处理器已经工作在保护模式下，所以这些段寄存器都表示段选择子。0x10 写成 16 位二进制形式为 0b0000 0000 0001 0000，所以值为该数的段选择子：请求特权级为 0（RPL=00）、所指向的描述符存放在 GDT （TI=0）、所指向的描述符索引为 2（DI=0000 0000 0001 0）。

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