环境搭建
使用实验楼的环境 
start_kernel
从start_kernel开始，才真正进入了Linux内核的启动过程。我们可以把start_kernel看做平时用C编程时的main函数。
在平时应用程序编程中，main函数并不是一开始就启动的，而是先使用汇编和C准备一些变量，例如我们使用的argc和argv参数，以及一些全局变量的初始化。所以我们使用gdb调试程序时，使用bt打印栈痕迹，发现最下面的函数并不是main，而是__libc_start_main。
在内核启动过程中，前面的汇编代码部分，就是在为运行start_kernel这个main函数做准备。
- start_kernel的代码
asmlinkage __visible void __init start_kernel(void)
{
char *command_line;
char *after_dashes;
/*
* Need to run as early as possible, to initialize the
* lockdep hash:
*/
lockdep_init();
set_task_stack_end_magic(&init_task);
smp_setup_processor_id();
debug_objects_early_init();
// .......
/* Do the rest non-__init'ed, we're now alive */
rest_init();
}其实刚进入start_kernel时，Linux还没有进程的概念，整个进程只有一个控制流，在这个函数中，开始的代码主要是运行了一些初始化工作，初始化了init_task这个全局变量。此时的Linux才算是拥有了第一个进程，也就是0号进程。这些代码将start_kernel之前的代码纳入0号进程的上下文中，我们可以将这个进程看做所谓的操作系统进程。
然后我们要重点分析rest_init函数，在这个函数中，我们创建了第一个真正意义上的用户进程，也就是1号进程init。
rest_init
- rest_init
static noinline void __init_refok rest_init(void)
{
int pid;
rcu_scheduler_starting();
/*
* We need to spawn init first so that it obtains pid 1, however
* the init task will end up wanting to create kthreads, which, if
* we schedule it before we create kthreadd, will OOPS.
*/
kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
numa_default_policy();
pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS CLONE_FILES);
rcu_read_lock();
kthreadd_task = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
rcu_read_unlock();
complete(&kthreadd_done);
/*
* The boot idle thread must execute schedule()
* at least once to get things moving:
*/
init_idle_bootup_task(current);
schedule_preempt_disabled();
/* Call into cpu_idle with preempt disabled */
cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
}在这段代码中，我们注意到kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
kernel_thread函数的代码只有一行：
pid_t kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
{
return do_fork(flagsCLONE_VMCLONE_UNTRACED, (unsigned long)fn,
(unsigned long)arg, NULL, NULL);
}所以我们可以确定，这样代码创建一个内核线程，该线程的运行逻辑为kernel_init函数。
注意到，Linux系统实际上是没有真正的线程的，所谓的线程是通过进程模拟实现的，所以这里就是创建了一个用户进程，所谓的init。
rest_init先fork出一个真正意义的进程-1号进程init之后，进入了一个死循环，这个死循环就是0号进程idle。我们可以认为idle进程是真正意义上的操作系统进程。
kernel_init进程
static int __ref kernel_init(void *unused)
{
int ret;
kernel_init_freeable();
/* need to finish all async __init code before freeing the memory */
async_synchronize_full();
free_initmem();
mark_rodata_ro();
system_state = SYSTEM_RUNNING;
numa_default_policy();
flush_delayed_fput();
if (ramdisk_execute_command) {
ret = run_init_process(ramdisk_execute_command);
if (!ret)
return 0;
pr_err("Failed to execute %s (error %d)\n",
ramdisk_execute_command, ret);
}
/*
* We try each of these until one succeeds.
*
* The Bourne shell can be used instead of init if we are
* trying to recover a really broken machine.
*/
if (execute_command) {
ret = run_init_process(execute_command);
if (!ret)
return 0;
pr_err("Failed to execute %s (error %d). Attempting defaults...\n",
execute_command, ret);
}
if (!try_to_run_init_process("/sbin/init")
!try_to_run_init_process("/etc/init")
!try_to_run_init_process("/bin/init")
!try_to_run_init_process("/bin/sh"))
return 0;
panic("No working init found. Try passing init= option to kernel. "
"See Linux Documentation/init.txt for guidance.");
}查看try_to_run_init_process函数：
static int try_to_run_init_process(const char *init_filename)
{
int ret;
ret = run_init_process(init_filename);
if (ret && ret != -ENOENT) {
pr_err("Starting init: %s exists but couldn't execute it (error %d)\n",
init_filename, ret);
}
return ret;
}run_init_process：
我们可以清楚地看到，run_init_process中，调用一个execve来替换当前进程的代码端，熟悉Unix编程的同学都知道，执行execve替换后，之前的代码不会继续执行，但是如果执行了，说明代码替换失败！！
所以，kernel_init中那几行代码的逻辑就很清楚了。
总结
通过这次实验，了解了操作系统的启动过程。
刘森林 原创作品转载请注明出处
《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000