pianogirl 原創作品轉載請注明出處 + 《Linux內核分析》MOOC課程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000
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一、引子
1、Linux操作系統的縮影————mykernel
mykernel這樣一個短小精悍的模擬內核，時常給我提供了看問題的角度和思路。當被龐雜的Linux內核代碼弄得一頭霧水時，我就去看看mykernel，很多復雜的問題就可以用簡單的機制解釋。
2、從mykernel出發縱觀全課程
mykernel幾乎串起了整個課程：
- 匯編————x86匯編基礎
- 內核啟動my_start_kernel（）————MenuOS的啟動
- fork more process————進程的創建與描述
- 如果使用fork()創建進程的話————系統調用（上）、系統調用（下）
- my_time_handler()————進程的切換與調度機制
- task[pid].thread.ip————可執行程序的裝載
課本博客鏈接：
《Linux內核設計與實現》——第1、2章（內核簡介）
《Linux內核設計與實現》——第3章（進程管理）
《Linux內核設計與實現》——第4章（進程調度）
《Linux內核設計與實現》——第5章（系統調用）
《Linux內核設計與實現》——第18章（調試）
二、要點梳理
1、函數調用框架
總結：
進入另一個函數之前，總是保存當前棧的基地址，開始一個新的棧，使每個函數有獨立的棧空間，當函數返回時，能恢復到之前函數的棧空間。
結構清晰，層次鮮明，使人不得不佩服機器處理數據的嚴謹與清晰。
2、內核的啟動
一句話啟動Linux內核：
qemu -kernel (該版本的Kernel所在路徑) -initrd (rootfs.img)
qemu ：相當於打開一個虛擬機
kernel：啟動一個內核，位置由其後的文件名指定。
initrd指令：掛了一個ramdisk虛擬硬盤，是內核的重要補充，rootfs.img就是這個虛擬硬盤，內有分區，然後啟動其中的init.init是由之前編譯而成，gcc -o命名為init。
道生一，一生二，二生三，三生萬物：
rest_init()這個函數調用系統函數 kernel_thread() 創建 1 號進程，即 init 進程，是用戶態所有進程的祖先。然後，新建 kthreadd 進程，2號進程，是內核態所有進程的祖先。最後，通過 cpu_startup_entry 函數啟動 0 號進程。
3、進程的描述、創建，上下文切換，調度策略
（1）進程的描述、創建
下圖為個人理解，如有不當請老師指正！
【我畫的圖是一般的兩個進程在內存中的情況，包括各自的堆棧空間、PCB板（保存了各個進程自己的sp、ip）、數據、以及切換時SAVE_ALL保存當時寄存器所有數值的情形。】
上面那張我畫的圖是一般的兩個進程在內存中的情況，但是也可以幫助我們理解系統是
怎樣fork一個子進程並返回到用戶態的。 博客鏈接
（2）進程上下文切換
參照上圖，可以幫助理解
兩個進程間是怎麼切換的 博客鏈接
（3）調度策略
Linux針對實時進程、非實時進程采取不同的調度策略，見：
《Linux內核設計與實現》————第4章（進程調度）
4、系統調用
這張圖非常清晰地描述了系統調用的層次和原理。
系統調用總控程序（system_call）是操作系統提供給應用程序的一個特殊接口，特殊之處在於是利用軟中斷陷入內核。對i386的CPU，就是執行INT 0x80中斷（“系統調用”）,同時將CPU切換到核心態。
進程在執行陷入前把系統調用號裝入eax，接著系統調用總控程序負責將系統調用號派發到各自的服務例程，然後調用它執行。
三、思考與總結
1、思考
理解操作系統原理的形象化方法：和日常生活聯系起來。操作系統辦事情很多出發點和我們是一樣的。
怎麼理解中斷上下文和進程上下文切換？ 可以想象個場景，例如，我們工作時突然來了一個打擾（如電話），需要把手頭工作進行到哪裡了保存在大腦裡，方便接完電話後繼續回到工作狀態。不論是中斷上下文還是進程上下文的切換，都是基於這個原理。
怎麼理解內核態和用戶態？ 打個比方，圖書館中，讀者可以自由地檢索目錄、閱讀書籍，卻無權直接去書庫取書，也無權修改圖書館的數據庫。而工作人員就在特權狀態，可以訪問任意資源。這樣的劃分是為了系統的穩定和安全，也是免去了用戶和系統底層打交道的麻煩。
怎麼理解系統調用？ 圖書館中，讀者想要借書時，只能填寫借書單，由工作人員完成登記和取書工作。“借書單”起到了一個“接口”的作用。在系統中運行的應用程序通過系統調用與內核通信，也是通過系統調用界面陷入內核。而“接口”是實現的關鍵。
2、收獲
彌補了匯編和操作系統的知識盲區，加深對計算機底層的理解，見識了很多C語言中不曾接觸過的高級內容（如宏、條件編譯），理解了linux的思想——“提供機制，instead of策略”。
3、遺憾
只能做到宏觀上理解，然而很多問題都是不求甚解的狀態，尤其涉及到內核C代碼，很多沒見過的語法和數據結構讓我很迷糊。
