kexec 快速重啟linux

linux幾乎可以執行任何可以執行的東西，這好像是廢話。其實這句話的意思是它可以將任何東西作為可以執行的映像來執行，核心既然也是一種elf映像，那麼它當然是一種可執行的實體了。

linux核心是單核心，就是說linux的核心是乙個整體，裡面包羅永珍，這看起來讓人覺得linux是雜糅在一起的一堆，但是它內部的設計卻是高度模塊化的，甚至是oo的，而且效能非常好，絕對不是將效能和穩定性作為容易維護的代價，linux核心從來都沒有捧軟體工程的場，但是它確實完全符合軟體工程的思想，原因何在？藝術，因為創造它的人把它作為藝術品，而藝術品的美絕對是一種真實美，一種純潔美。

linux核心的一體性使得它很容易作為乙個整體被移動，載入，執行，這是很方便的，可以把特性，不足，甚至bug集中在乙個一體的核心當中，而不像微內核或者windows之類的亂核心出了問題讓你找不到北。linux核心非常精巧，不但作為磁碟映象它是一體的，作為載入記憶體之後的記憶體映像，它也是一體的，它載入到記憶體的固定位置，占用記憶體非常之小，這讓核心本身可以在記憶體中非常靈活，靈活在**呢？你可以實現在執行時公升級，修補，甚至替換linux內核，替換linux實際上不就是重新啟動嗎？是的，就是重新啟動。如今的linux核心中提供了kexec機制可以實現linux在執行時重新啟動而不用重新啟動硬體。

首先我們看一下linux之所以可以實現這種特性的原因，上面已經說了其中一點，還有一點就是linux靈活的記憶體管理系統，記憶體是程式的軀體，邏輯是程序的靈魂，因此記憶體直接影響著程式，當然也影響著核心，任何可以被cpu執行的執行緒都在記憶體中，**來自記憶體，資料來自記憶體，一切都來自記憶體，而 linux作業系統執行除了依賴記憶體外還依賴核心，要想替換核心並且跳轉到新核心，而且是在當前的核心上下文替換核心是很不容易的，因為「替換並跳轉」本身的**要來自老的核心，在沒有第三方幫忙的情況下，新核心替換了老核心之後的瞬間老核心就要失效了，那麼「替換並跳轉」僅僅在替換完成後就完蛋了，不能跳轉到新核心了，這正如自己永遠不能舉起自己是一樣的道理，再者，linux是乙個分頁系統，頁表占有舉足輕重的地位，在載入新核心並跳轉到它之前，如果清空了頁表，那麼現在的執行緒還怎麼繼續下去，畢竟在替換並跳轉的操作中，cpu認的還是虛擬位址，還要通過頁表這一mmu設施來進行轉換才可以得到實體地址的，如何繞開mmu或者主宰mmu平滑地過渡到新核心的虛擬記憶體就是乙個問題了。

linux自身的靈活性恰恰很簡單地解決了上述問題，在linux中除了核心映像的位置是固定的外，沒有什麼是固定的，也就是說你可以在任何地方放置任何東西，linux僅僅規定了虛擬記憶體高1g的幾個區域以及它們的用途，卻並沒有規定更具體的事情，比如什麼頁面必須對映到哪個地方，另外，linux對物理記憶體幾乎沒有做任何規定。想想windows是怎麼做的，頁表的虛擬記憶體位址固定，檔案對映快取的虛擬位址固定，等等等等，幾乎和linux相反，一切都是固定，雖然固化記憶體的windows在記憶體如此廉價的今天可以用自對映技術節省了那麼一點記憶體，但是卻極大的限制了其靈活性，這點上，windows 像陣列，而linux更像太極。linux的記憶體內容的不受限制就是說你可以將頁面對映到任何位置，而且你可以在任何地方申請得到這樣頁面，想替換執行中的核心，其邏輯一想便知，將新的核心映像對映到記憶體的某些頁面，最好是物理連續，物理不連續也行，邏輯連續就成，然後將「替換並跳轉」的**對映到某些頁面並且讓這段**「記住」新核心映像的頁面，然後跳轉到這個「替換並跳轉」的**並把這個**的頁面對映到與實體地址相同的虛擬位址（這並不會導致問題，不會和核心資料或核心**衝突，只要在3g以下就可以，使用者空間這個時候已經完全沒有用了，系統預設這個時候使用者程序已經完全沒有乙個在執行了），最後跳轉到這個「替換並跳轉」的**處，在這段**中進行替換操作，實質上就是mov指令，此時禁用分頁就沒有問題了，因為這段**的虛擬位址和實體地址一致，程式繼續進行而不會跑飛，最後linux採用了乙個技巧，不是靠jmp指令跳轉到新的核心，而是靠ret，因為在此之前，這段**已經設定了堆疊和新核心的起始位址並讓它們在一起了，乙個跳轉正好過去。最後我們來看一下一些**：

noret_type void machine_kexec(struct kimage *image)

unsigned long page_list;

unsigned long reboot_code_buffer;

relocate_new_kernel_t rnk;

local_irq_disable();

reboot_code_buffer = page_to_pfn(image->control_code_page) << page_shift;

page_list = image->head;

identity_map_page(reboot_code_buffer); //此舉乃是一致性對映

memcpy((void *)reboot_code_buffer, relocate_new_kernel, relocate_new_kernel_size);

rnk = (relocate_new_kernel_t) reboot_code_buffer;

(*rnk)(page_list, reboot_code_buffer, image->start, cpu_has_pae); //「替換並跳轉」函式

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Linux 重啟命令

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