c - 哪个 Linux 内核函数创建了 'process 0' ？

Question

我想了解更多关于 process 0例如，它是否有内存描述符(非NULL task_struct->mm 字段)，以及它与交换或空闲进程有什么关系。在我看来，在引导 cpu 上创建了一个“进程 0”，然后 idle_threads_init 为每个其他 cpu 创建了一个空闲线程。 ，但我没有找到第一个(我假设是 process 0 )的创建位置。

更新

鉴于live book tychen 引用的，这是我对 process 0 的最新理解(对于 x86_64)，有人可以确认/反驳以下项目吗？

安 init_task 输入 task_struct是静态定义的，具有任务的内核堆栈 init_task.stack = init_stack , 内存描述符 init_task.mm=NULL和 init_task.active_mm=&init_mm ，其中堆栈区 init_stack 和 mm_struct init_mm 都是静态定义的。

事实只有active_mm非 NULL 意味着 process 0是一个内核进程。另外， init_task.flags=PF_KTHREAD .

未压缩的内核镜像开始执行后不久，启动 cpu starts使用 init_stack作为内核堆栈。这使得 current宏有意义(自机器启动以来第一次)，这使得 fork()可能的。在这一点之后，内核实际上运行在 process 0 中。的上下文。

start_kernel -> arch_call_rest_init -> rest_init ，在这个函数中，process 1&2 fork 。内 kernel_init 预定的功能 process 1 ，创建一个新线程(带有 CLONE_VM )并挂接到 CPU 的运行队列的 rq->idle ，对于每个其他逻辑 CPU。

有趣的是，所有空闲线程共享相同的 tid 0 (不仅 tgid )。通常线程共享tgid但有明显的tid , 这真的是 Linux 的 process id .我想它不会破坏任何东西，因为空闲线程被锁定到它们自己的 CPU 上。

kernel_init加载 init可执行文件(通常为 /sbin/init )，并同时切换 current -> mm和 active_mm到非 NULL mm_struct ，并清除 PF_KTHREAD标志，这使得 process 1一个合法的用户空间进程。虽然 process 2不调整 mm ，意味着它仍然是一个内核进程，与 process 0 相同.

末rest_init , do_idle接管，这意味着所有 CPU 都有一个空闲进程。

之前有些东西让我困惑，但现在变得清楚了:init_*对象/标签，例如 init_task/init_mm/init_stack都被process 0使用了，而不是 init process , 即 process 1 .

Answer 1

我们真的从 start_kernel 开始Linux内核, 进程 0/idle 也从这里开始。

开头start_kernel ，我们调用set_task_stack_end_magic(&init_stack) .该函数将设置 init_task 的堆栈边界，即进程 0/idle。

void set_task_stack_end_magic(struct task_struct *tsk)
{
    unsigned long *stackend;

    stackend = end_of_stack(tsk);
    *stackend = STACK_END_MAGIC;    /* for overflow detection */
}

很容易理解，这个函数获取限制地址并将底部设置为STACK_END_MAGIC作为堆栈溢出标志。这是结构图。



进程 0 是静态定义的。这是唯一一个不是由 kernel_thread 创建的进程也不是 fork .

/*
 * Set up the first task table, touch at your own risk!. Base=0,
 * limit=0x1fffff (=2MB)
 */
struct task_struct init_task
#ifdef CONFIG_ARCH_TASK_STRUCT_ON_STACK
    __init_task_data
#endif
= {
#ifdef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK
    .thread_info    = INIT_THREAD_INFO(init_task),
    .stack_refcount = REFCOUNT_INIT(1),
#endif
    .state      = 0,
    .stack      = init_stack,
    .usage      = REFCOUNT_INIT(2),
    .flags      = PF_KTHREAD,
    .prio       = MAX_PRIO - 20,
    .static_prio    = MAX_PRIO - 20,
    .normal_prio    = MAX_PRIO - 20,
    .policy     = SCHED_NORMAL,
    .cpus_ptr   = &init_task.cpus_mask,
    .cpus_mask  = CPU_MASK_ALL,
    .nr_cpus_allowed= NR_CPUS,
    .mm     = NULL,
    .active_mm  = &init_mm,
    ......
    .thread_pid = &init_struct_pid,
    .thread_group   = LIST_HEAD_INIT(init_task.thread_group),
    .thread_node    = LIST_HEAD_INIT(init_signals.thread_head),
    ......
};
EXPORT_SYMBOL(init_task);

以下是我们需要明确说明的一些重要事项。

INIT_THREAD_INFO(init_task)设置 thread_info如上图。

init_stack定义如下

extern unsigned long init_stack[THREAD_SIZE / sizeof(unsigned long)];

其中 THREAD_SIZE 等于

#ifdef CONFIG_KASAN
#define KASAN_STACK_ORDER 1
#else
#define KASAN_STACK_ORDER 0
#endif
#define THREAD_SIZE_ORDER   (2 + KASAN_STACK_ORDER)
#define THREAD_SIZE  (PAGE_SIZE << THREAD_SIZE_ORDER)

所以定义了默认大小。

进程 0 只会在内核空间运行，但在我上面提到的某些情况下它需要一个虚拟内存空间，所以我们设置以下

    .mm     = NULL,
    .active_mm  = &init_mm,

让我们回顾一下 start_kernel , rest_init将初始化 kernel_init和 kthreadd .

noinline void __ref rest_init(void)
{
......
    pid = kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
......
    pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);
......
}

kernel_init将运行 execve然后进入用户空间，改为 init通过运行处理，即进程 1。

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;

kthread成为管理和调度其他内核的守护进程 task_struts ，这是过程2。

做完这一切，进程0就会变成空闲进程并跳出 rq这意味着它只会在 rq 时运行是空的。

noinline void __ref rest_init(void)
{
......
    /*
     * The boot idle thread must execute schedule()
     * at least once to get things moving:
     */
    schedule_preempt_disabled();
    /* Call into cpu_idle with preempt disabled */
    cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
}


void cpu_startup_entry(enum cpuhp_state state)
{
    arch_cpu_idle_prepare();
    cpuhp_online_idle(state);
    while (1)
        do_idle();
}

最后，这里有个好消息 gitbook如果您想更多地了解 Linux 内核，那么为您提供帮助。