剖析Linux 0.11内核：初始化进程0的奥秘

步入Linux 0.11内核的初始化进程0

计算机的启动过程是一场精妙的协奏曲，其中每一个音符都由操作系统演奏。在Linux的世界里，一切从初始化进程0开始。在本文中，我们将踏上一段探索之旅，深入剖析Linux 0.11内核中初始化进程0的奥秘。

划分物理内存格局：为进程0构建家园

在Linux 0.11内核中，物理内存格局的划分是初始化进程0的基础。内核首先将物理内存划分为若干个块，每个块的大小为4KB。然后，内核将这些块分配给不同的用途，如内核代码和数据、进程内存、设备缓冲区等。初始化进程0的内存空间也在这划分之中，为其后续的运行奠定了基础。

设置缓冲区：为进程0预备舞台

为了让进程0能够顺利运行，内核需要设置一些缓冲区，用于存储临时数据和信息。这些缓冲区包括：

• 进程堆栈缓冲区： 用于存储进程的函数调用栈和局部变量。
• 进程内核栈缓冲区： 用于存储进程在内核态下的函数调用栈和局部变量。
• 中断栈缓冲区： 用于存储中断处理程序的函数调用栈和局部变量。

通过设置这些缓冲区，内核为进程0的运行提供了必要的支持。

初始化虚拟盘、主内存与IDT：为进程0搭建运行环境

在初始化进程0之前，内核还需要完成一些其他重要的初始化工作，包括：

• 初始化虚拟盘： 将物理磁盘划分为若干个虚拟盘，为文件系统的创建和管理做好准备。
• 初始化主内存： 将物理内存划分为若干个页面，并建立页表来管理这些页面。
• 初始化中断符表（IDT）： 为各种中断设置中断处理程序，以便在中断发生时能够正确处理。

这些初始化工作为进程0的运行提供了必要的基础环境。

添加任务0的TSS与LDT：为进程0分配特权

在Linux 0.11内核中，每个进程都有一个任务状态段（TSS）和一个本地符表（LDT）。TSS包含了进程的当前状态信息，如进程的寄存器值、堆栈指针和程序计数器等。LDT则包含了进程使用的段描述符，如代码段、数据段和堆栈段等。

为了让进程0能够运行，内核需要将任务0的TSS和LDT添加到全局描述符表（GDT）中。GDT是系统中所有段描述符的集合，它为内核和进程提供了一个统一的段描述符管理机制。

设置TR寄存器与LDTR寄存器：授予进程0执行权限

在将任务0的TSS和LDT添加到GDT之后，内核还需要设置TR寄存器和LDTR寄存器。TR寄存器指向当前正在运行的进程的TSS，而LDTR寄存器指向当前正在运行的进程的LDT。

通过设置TR寄存器和LDTR寄存器，内核将执行权限授予了进程0。现在，进程0可以开始运行了。

设置时钟中断与系统调用中断：为进程0提供响应机制

为了让进程0能够响应系统事件和用户请求，内核需要设置时钟中断和系统调用中断。时钟中断每隔一段时间就会发生一次，它可以让进程0执行一些定期任务，如更新时钟和调度进程。系统调用中断则允许用户程序请求内核服务，如读取文件和写入文件。

通过设置时钟中断和系统调用中断，内核为进程0提供了响应机制，使进程0能够与系统和用户进行交互。

等待调度：进程0的耐心等待

在初始化完成之后，进程0就会进入等待调度的状态。调度器会根据进程的优先级和运行时间等因素决定哪个进程应该运行。当进程0被调度运行时，它就会从其入口点开始执行。

进程0的入口点通常是一个名为init的程序。init程序是Linux系统启动过程中第一个运行的程序，它负责初始化文件系统、启动其他系统服务和启动用户登录程序。

结语：初始化进程0的使命

初始化进程0是Linux内核启动和运行的基础。它负责划分物理内存格局、设置缓冲区、初始化虚拟盘、主内存和IDT、添加任务0的TSS与LDT、设置TR寄存器与LDTR寄存器、设置时钟中断与系统调用中断，以及等待调度。

通过完成这些步骤，初始化进程0为整个系统的运行提供了必要的基础环境和支持。

在本文中，我们深入剖析了Linux 0.11内核中初始化进程0的过程。希望读者通过本文能够对Linux内核启动过程有一个更深入的了解。