Linux Internals: uma viagem ao interior do kernel
O que seria da torta se não fosse o recheio? É ele que determina se uma torta é saborosa ou não independente de seu aspecto externo, que por melhor que seja, é um complemento. E é partindo deste princípio que o Mundo hev inicia uma nova série de postagens sobre Linux Internals, que como o nome sugere, são os componentes internos do Kernel do Linux, já fiz algumas séries de posts mas o que esta tem de especial é que simplesmente não sei quantas postagens serão (com certeza muitas) e o tempo de conclusão é indeterminado, não por preguiça, mas sim porque o assunto é extenso e realmente interessante e deve ser digerido aos poucos (como uma boa torta, pedaço por pedaço), mas chega de embromação, vamos ao que interessa, nossos estudos serão baseados em kernels da série 2.4 .
O boot de um kernel Linux, tem basicamente 5 etapas:
1. Antes de tudo, o kernel precisa ser descompactado e copiado do disco rígido para a memória, quem faz isso é o seu bootloader (LILO, GRUB).
2. O kernel fará uma requisição de memória para que ele possa montar seus buffers e suas working tables (Tabela de Processos, Mount Table…), essa área de memória é conhecida como Kmem , Kernel Space ou Kernel Land e ocupa cerca de 3MB de memória.
3. O kernel fará a detecção de todo o hardware da sua máquina
4. O Kernel monta o sistema de arquivo raiz e em seguida monta o diretório raiz ( / ) contido nele.
5. O kernel executa o processo init
A partir daí tudo que o kernel fizer será requisitado por programas por meio de system calls (funções internas do kernel, ainda falaremos sobre elas) ou por eventos provenientes do hardware do computador.
Algumas funções assumem papéis importantes durante o processo de inicialização do kernel, uma delas é a função Set-up() responsável pela preparação do ambiente de execução do kernel, insto significa que ela será responsável por:
- Verificar na BIOS o total de memória RAM que o computador possui
- Identificar teclado
- Checar parâmetros das controladoras de disco rígido
- Procurar pela placa de vídeo e mouse
- Verificar se a imagem do kernel foi carregada corretamente
- Iniciar a Interrupt Descriptor Table e Global Descriptor table
- Iniciar FPU (também chamado de processador aritmético)
- Mapear interrupções de hardware (IRQ) de 32 a 47 para habilitar exeptions do CPU
- Iniciar o Modo Protegido
- chamar a função Startup_32()
Interrupt Descriptor Table
Esta tabela guarda cada vetor de interrupção (e/ou exception) e a sua interrupção correspondente ou o exception handler (um trecho de código que será acionado caso tal exception aconteça)
Global Descriptor Table
Alguns processadores requewrem o uso de segmentação para o genrenciamento da memória, o Linux por padrão usa memória paginada sempre que a segmentação não for requerida pela arquitetura da máquina
Os Descriptors de Segmentos são referenciados em uma das duas tabelas, na Global Descriptor Table ou na Local Descriptor Table.
Startup_32()
Esta função é a responsável pela mensagem “Uncompressing Linux” assim que o sistema começa o boot, e faz nada mais que descompactar a imagem do kernel Linux e invocar a função Start_Kernel().
Start Kernel()
Só pelo nome fica bem explícito o que esta função faz, sendo mais específico essa função chama algumas outras até que o kernel esteja pronto para o usuário:
- Page Tables ( paging_init() )
- Page descriptors ( free_area_init(), kmem_init() and mem_init() )
- Exception Handlers e o vetor de interrupções ( trap_init() and IRQ_init() )
- Cache do sistema ( kmem_cache_init() and kmem_cache_sizes_init() )
- Data e hora do sistema ( clock time_init() )
- O processo 1 invocado pela função kernel_thread()
- O processo 1 executa o init ( /sbin/init, ainda falaremos sobre ele )
Depois disso tudo o sistema está de fato pronto para uso, esperando somente o Login e senha do usuário.
Fiquem com Deus e até a próxima
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