kernel啟動過程的三個特殊程序

• Linux下有3個特殊的程序，分别是idle程序、init程序、kthreadd程序

idle程序

1. [linux]程序（三）——idle程序
2. Linux下0号程序的前世(init_task程序)今生(idle程序)—-Linux程序的管理與排程（五）

• idle程序(PID = 0)：其前身為init_task程序，該由系統自動建立, 運作在核心态，是系統建立的第一個程序，也是唯一一個沒有通過fork或者kernel_thread産生的程序。完成加載系統後，先後建立kernel_init（該程序最終演變為init程序）和kthreadd程序，并最終演變為idle程序。
• idle程序的作用：idle程序不參與程序排程機制，當系統中沒有任何程序可以排程（就緒隊列為空）時，cpu就會進入該程序 —— 也就是說當系統沒事幹的時候就執行它，其存在的目的是為了讓排程器一直處于運作狀态（要不然所有的程序全挂起了排程器就會空閑下來）。

  系統的空閑時間，其實就是指idle程序的”運作時間”

• 在多核系統中，每個處理器單元都有獨立的一個運作隊列，而每個運作隊列上又有一個idle程序 —— 是以有多少cpu，就有多少idle程序。

idle程序的演化

1. Linux在無程序概念的情況下從初始化部分的代碼一直執行到調用

   start_kernel()

   函數為止，接着建立原始程序init_task（即0号線程）。

   • 原始程序：雖然程序号為0，但此時還不叫idle程序，而叫init_task程序

2. 原始程序init_task開始執行

   start_kernel()

   完成Linux核心的初始化工作（包括初始化頁表，初始化中斷向量表，初始化系統時間等），直到執行到

   start_kernel()

   中的最後一個函數

   rest_init()

   。
3. 原始程序init_task在

   rest_init()

   中開始産生其它程序（即init程序和kthreadd程序），并最終退化為idle程序。

   • rest_init()

     函數的内容：

     static noinline void __init_refok rest_init(void) {
         ...
         kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS); // 建立kernel_init程序（即1号程序），該程序最終演化為init程序
         ...
         pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);   // 建立kthreadd程序（即2号程序），該程序負責所有核心線程的排程和管理
         ...
         init_idle_bootup_task(current); // 将原始程序隸屬到idle排程類中
         schedule_preempt_disabled();    // 使1号程序kernel_init處于運作狀态
         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);    // 使得0号程序進入idle事件循環 —— 即最終演變為idle程序
     }
                

   • rest_init()

     函數的執行步驟：
     1. 調用

        kernel_thread()

        建立1号核心程序kernel_init, 該程序随後轉向使用者空間, 并最終演變為init程序。
     2. 調用

        kernel_thread()

        建立kthreadd核心程序，該程序一直在核心中，并最終演變為kthreadd程序。
     3. 調用

        init_idle_bootup_task()

        将原始程序隸屬到idle排程類中。
     4. 調用

        schedule_preempt_disabled()

        切換目前程序，使1号程序kernel_init處于運作狀态
     5. 調用

        cpu_startup_entry()

        ，而該函數又會間接調用

        cpu_idle_loop()

        ，使得0号程序進入idle事件循環 —— 即最終演變為idle程序

init程序

1. Linux下1号程序的前世(kernel_init)今生(init程序)—-Linux程序的管理與排程（六）

• init程序(PID = 1)：由idle通過kernel_thread建立（此時還不是init程序，而是kernel_init程序，運作在核心空間），在核心空間完成初始化後，加載init程式（該init程式會替換kernel_init程序，使得核心空間的kernel_init程序最終轉換為使用者空間内的1号程序init）。 該程序是系統中所有其它使用者程序的祖先程序（Linux中的所有使用者程序都是有init程序建立并運作的），在系統啟動完成完成後，最終變為守護程序監視系統其他程序

kthreadd程序

1. Linux下2号程序的kthreadd–Linux程序的管理與排程（七）

• kthreadd(PID = 2)：由idle通過kernel_thread建立，并始終運作在核心空間, 負責所有核心線程的排程和管理（它的任務就是管理和排程其他核心線程kernel_thread, 會循環執行一個kthread的函數，該函數的作用就是運作kthread_create_list全局連結清單中維護的kthread, 當我們調用kernel_thread建立的核心線程會被加入到此連結清單中，是以所有的核心線程都是直接或者間接的以kthreadd為父程序 ）

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