实验一 Linux系统启动过程
- 编译带有调试信息的Linux内核。
1. 编译带有调试信息的Linux内核。
打开Shell终端，在Linux内核源码根目录里执行下列操作：
1) 清除以前的编译结果及配置信息：执行make mrproper
2) 以预定义的通用配置defconfig配置内核：执行make defconfig
3) 修改通用配置以满足内核调试需求：执行make menuconfig 或 make gconfig
▪ 选中Kernel hacking / Compile-time checks and compiler options / Compile the kernel with debug info配置项及其子配置项：
• Provide GDB scripts for kernel debugging
▪ 去掉Processor type and features / Build a relocatable kernel / Randomize the address of the kernel image (KASLR)配置项。
4) 编译内核：执行make
编译结果说明：
▪ 可启动内核镜像文件：arch/x86_64/boot/bzImage
▪ 内核可执行文件（带调试信息）：vmlinux
实验一：编译带有调试信息的Linux内核
（1）、下载linux，我放在 /home/hws/linux 目录下
（2）、首先清除以前编译结果及配置信息，在终端执行make mrproper，然后以通用配置defconfig配置内核，执行make defconfig 命令。
（3）、执行 make menuconfig命令来满足内核调试需求
Ⅰ、勾选Provide GDB scripts for kernel debugging配置项
Ⅱ、去掉Processor type and features / Build a relocatable kernel / Randomize the address of the kernel image (KASLR)配置项。
（4）、编译内核，执行make -j4 命令
（在初次写的时候，由于码字快了，没有加 -j4,等了一会儿时间，-j 参数是指定了可并行执行的作业数，通常设为计算机CPU数目的两倍以提高编译速度。）
（5）、编译结果：有一个内核可执行文件vmlinux，可用于调试，如图所示；还有一个是内核镜像文件bzImage，用于启动和运行 Linux 系统
实验二：构建小型Linux系统
（1）、下载busybox的源码，我存放的目录在/home/hws/busybox下面
（2）、以动态链接方式（使用defconfig的默认配置选项）编译Busybox，
Ⅰ、在Busybox 源码根目录下执行：make defconfig
Ⅱ、在Busybox 源码根目录下执行：make install，编译好的 Busybox在 _install目录下，如图所示。
（3）用 Busybox 制作根文件系统
Ⅰ、创建 100M 磁盘镜像 rootfs.img
在磁盘镜像中创建 ext4 根文件系统
挂载刚刚创建的根文件系统
Ⅱ、创建文件夹
在根文件系统上安装busybox,busybox的_install的位置是/home/hws/busybox/_install
Ⅲ、创建系统配置文件 /etc/inittab，做这一步的时候，要先进行sudo bash操作，才能进行创建系统配置文件 /etc/inittab 的步骤。
Ⅳ、创建系统设置脚本 /etc/init.d/rcS
Ⅴ、创建系统配置文件 /etc/inittab
Ⅵ、卸载根文件系统 执行 sudo umount rootfs 命令，取消挂载rootfs，如果没有挂载，则相当于两台计算机同时挂载了同一个文件系统rootfs，写操作时可能会破坏rootfs文件系统。
（4）、将根文件系统挂载到Linux虚拟机上面
（5）、如果之前系统启动失败。这是因为以动态链接方式编译的Busybox可执行文件依赖于libc等多个动态链接库，而这些库没有被包含在根文件系统中，导致init程序加载失败，有两种方案可以解决，
方案一：
用ldd命令查看busybox可执行文件所依赖的库：
都能在Ubuntu主机的/lib/x86_64-linux-gnu和/lib64目录中找到。在根文件系统上创建/lib及/lib64这两个目录，
将主机上的libm.so.6、libresolv.so.2、libc.so.6库文件拷贝到根文件系统的/lib目录下；
将ld-linux-x86-64.so.2库文件拷贝到根文件系统的/lib64目录下。
方案二：
以静态链接方式编译Busybox：
(1) 在busybox源码根目录下执行make menuconfig修改配置文件，
勾选Settings / Build static binary (no shared libs)配置项，用新编译出来的busybox可执行文件替换根文件系统中的/bin/busybox文件。
现用方案一将Busybox依赖的动态链接库放入根文件系统中。
实验三：通过调试内核了解Linux系统的启动过程。
一、用qemu创建Linux虚拟机，并进入调试模式
二、用gdb调试虚拟机上运行的Linux内核程序
三、使用gdb调试命令，设置、查看、删除断点
四、激活源码浏览窗口。
Ⅰ、查看激活源码浏览窗口
Ⅱ、查看函数调用栈
Ⅲ、查看源码、显示当前执行的源码、显示当前执行的源文件信息
Ⅳ、gdb 调试命令- 单步执行等
Ⅵ、内核启动过程中各阶段入口函数的执行顺序、相互调用关系及调用时机：
1）、在此之前内核一直是stop状态，如果按“c”则继续执行，系统开始启动，并启动到start_kernel函数的位置停在断点处，如下图所示：
2）、查看一下start_kernel函数，里面实现了内核核心数据结构的初始化
3）、start_kernel一直翻阅下去，可以看到arch_call_rest_init()这个函数，可见，这个start_kernel最终是调用了arch_call_rest_init()进入了外设的初始化阶段。
4）、在上面找到了这个arch_call_rest_init()函数之后，继而调用了rest_init()函数，于是在rest_init处设置断点
5）、可以看出，在左边的调试窗口已经有数据显示出来
查看一下rest_init函数的代码，发现里面是创建了第一个内核线程kernel_init。也就是用0号进程创建1号进程，这个进程的执行函数就是kernel_init()。
6）、接下来，在kernel_init设置断点
7）、按“c”则继续执行，系统开始启动
8）、然后我们找到这个kernel_init()函数，看其函数内容，发现里面通过调用run_init_process来运行init用户程序
如果ramdisk_execute_command不为0,就执行该命令成为init User Process；如果execute_command不为0,就执行该命令成为init User Process；如果上述都不成立,就依序执行如下指令
run_init_process(“/sbin/init”);run_init_process(“/etc/init”);
run_init_process(“/bin/init”);run_init_process(“/bin/sh”);
也就是说会按照顺序从/sbin/init, /etc/init, /bin/init，/bin/sh依序执行第一个 init User Process.
如果都找不到可以执行的 init Process,就会进入Kernel Panic.如上图所示的panic(“No init found. Try passing init= option to kernel. ”“See Linux Documentation/init.txt for guidance.”);
9）、然后我们查看一下run_init_process，并设置断点。
10）、按“c”则继续执行，左侧调试窗口也开始启动
在run_init_procrss()处断点调试，run_init_process 就是通过 execve()来运行 init 程序。最后，init用户程序将执行后续的操作系统环境初始化设置工作。
总结
实验一，把这个linux内核编译出来，比较容易，只要把修改通用配置以满足内核调试需求就可以了，编译速度提高的话，后面就加上-j4就可以了。
实验二，创建小型的Linux系统上面，主要是配置根文件系统，最后的话，要卸载根文件系统，如果不卸载的话，rootfs.img类似于用作qemu虚拟机的虚拟磁盘，一块磁盘不能被两台计算机同时使用，否则，当这两台计算机都有写磁盘操作的时候，会引起冲突，将彼此数据覆盖，造成磁盘里的文件系统损坏。运行到最后可能会遇到启动不了的问题，我是通过方案一的方法将Busybox依赖的动态链接库放入根文件系统中来解决的。
实验三，了解Linux系统的启动该过程，是三个实验中我耗费时间最长的一个模块，通过两个终端来了解了Linux系统启动过程的几个主要阶段。首先是内核初始化阶段，设置断点，按”C”键继续执行后，发现了start_kernel，进行了核心数据结构初始化，从start_kernel开始执行，它中间实现了内核的一系列的初始化动作，而且这函数最后面还包含了arch_call_rest_init()，来进入外设初始化阶段。继续运行后调用了rest_init来创建了第一个内核线程kernel_init完成外初始化，点开kernel_init()函数，看其函数内容，发现里面通过调用run_init_process来运行init用户程序，内核线程kernel_init转化为系统中第一个用户进程——init进程，最后init用户程序将执行后续的操作系统环境初始化设置工作。
隐形的稻草人，加油鸭~~~
