本文以ARM架構為例，講解linux的內核線程是如何創建的。

Linux內核在完成初始之后，會把控制權交給應用程序。只有當硬件中斷、軟中斷、異常等發生時，CPU才會從用戶空間切換到內核空間來執行相應的處理，完成后又回來用戶空間。

如果內核需要周期性地做一些事情（比如頁面的換入換出，磁盤高速緩存的刷新等），又該怎么辦呢？內核線程（內核進程）可以解決這個問題。

內核線程(kernel thread)是由內核自己創建的線程，也叫做守護線程(deamon)。在終端上用命令”ps -Al”列出的所有進程中，名字以k開關以d結尾的往往都是內核線程，比如kthreadd、kswapd。

內核線程與用戶線程的相同點是：

不同之處在于：

在Linux內核啟動的最后階段，系統會創建兩個內核線程，一個是init，一個是kthreadd。其中init線程的作用是運行文件系統上的一系列”init”腳本，并啟動shell進程，所以init線程稱得上是系統中所有用戶進程的祖先，它的pid是1。kthreadd線程是內核的守護線程，在內核正常工作時，它永遠不退出，是一個死循環，它的pid是2。

內核初始化工作的最后一部分是在函數rest_init()中完成的。在這個函數中，主要做了4件事情，分別是：創建init線程，創建kthreadd線程，執行schedule()開始調度，執行cpu_idle()讓CPU進入idle狀態。經過簡化的代碼如下：

內核線程的創建過程比較曲折，讓我們一步一步來看。

創建內核線程的入口函數是kernel_thread，定義如下：

它的第一個參數是線程所要執行的函數的指針，第二個參數是線程的參數，第三個是線程屬性。

在kernel_thread()函數中先是準備一些寄存器的值，并保存起來。然后執行了do_fork()來復制task_struct內容，并建立起自己的內核棧。在kernel_thread() > do_fork() > copy_PRocess() > copy_thread()函數調用中，有一個很重要的操作需要留意一下：

注意這里把cpu_context中保存的pc寄存器值設為ret_from_fork函數的地址，這在后面調度的時候會用到。

注：前面的這兩段代碼中都有設置pc寄存器，但是所設的內容是不同的：在kernel_thread()中設置的regs.ARM_*值最后會被壓入內核棧，是在context_switch完成之后待要運行的目標代碼；而在copy_thread()中設置的sp和pc則是thread_info結構中cpu_context的值，是在context_switch()過程中要用的。

rest_init()中兩次調用過kernel_thread()之后，就分別創建好了init和kthreadd內核線程的運行上下文，并已經加入了運行隊列，隨時可以運行了。

接下來在schedule()里面最終會運行到switch_to()做上下文切換，這個函數的實現細節在此前的文章中已經講過，不再贅述，這里只說我們的場景。在switch_to()完成之后，新線程的sp寄存器已經切換到線程自己的棧上，新線程的pc則成了ret_from_fork。

接下來新線程就跳轉到ret_from_fork()函數繼續執行。ret_from_fork()是用匯編代碼來寫的，用于fork系統調用（軟中斷）完成后的收尾工作。中斷的收尾工作最后都會要完成一件事情，就是恢復原先運行的“用戶”程序狀態，即彈出設置內核棧上所保存的各寄存器值。而我們此前保存在這里的pc寄存器指向的是函數kernel_thread_helper()的地址，這個函數是用匯編寫的：

這段代碼把pc值設為r5，在kernel_thread()中我們已經把r5設為線程的目標函數的值，而返回地址寄存器lr被設為r6，即此前設置的kernel_thread_exit()函數地址。

所以，接下來內核線程將會被正式啟動，如果線程退出（即線程函數運行結束）的話，kernel_thread_exit()會做掃尾工作。

到這里，我們已經講完了內核線程啟動的整個過程。

最后我們看一下剛剛啟動起來的兩個內核線程都做了哪些事情：

init線程：

在init線程中，將運行完”/sbin/init”、”/etc/init”和”/bin/init”三個腳本，并啟動shell。run_init_process(“/bin/sh”)并不會返回，init線程就停在這里，以后所有的應用程序進程都將從/bin/sh克隆，而sh來自init內核線程，所以init線程最終成為所有用戶進程的祖先。

kthreadd線程：

可見，在每一次循環里kthreadd只做兩件事：如果有其它的內核線程需要創建，就調用create_kthread()來逐個創建；如果沒有就調用schedule()把自己換出CPU，讓別的線程進來運行。

在內核線程創建過程中還有兩個有趣的細節值得說一下：