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Linux2.6啟動(dòng)3--start_kernel篇 當(dāng)內(nèi)核與體系架構(gòu)相關(guān)的匯編代碼執(zhí)行完畢，即跳入start_kernel。這個(gè)函數(shù)在kernel/init/main.c中。由于這部分涉及linux眾多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的初始化，包括內(nèi)核命令行解析，內(nèi)存緩沖區(qū)建立初始化，頁(yè)面分配和初始化，虛擬文件系統(tǒng)建立，根文件系統(tǒng)掛載，驅(qū)動(dòng)文件掛載，二進(jìn)制程序文件的執(zhí)行等，限于篇幅和理解水平，只能流程上的大致梳理，以上提及方面后期再做詳細(xì)分析。為保證準(zhǔn)確性，參考了一部分書(shū)籍和網(wǎng)上技術(shù)文檔，如有疑問(wèn)請(qǐng)及時(shí)提出，共同學(xué)習(xí)探討。
asmlinkage void __init start_kernel(void) { char * command_line; extern struct kernel_param __start___param[], __stop___param[]; //這里引用兩個(gè)符號(hào)，是內(nèi)核編譯腳本定位的內(nèi)核參數(shù)起始地址 smp_setup_processor_id();//多CPU架構(gòu)的初始化，目前我們的高通linux側(cè)是單核的，此多核不做分析 unwind_init();//本架構(gòu)中沒(méi)有用 lockdep_init();//本架構(gòu)為空 debug_objects_early_init(); cgroup_init_early();
local_irq_disable(); early_boot_irqs_off(); early_init_irq_lock_class();
lock_kernel();//本架構(gòu)為空函數(shù) tick_init(); //時(shí)鐘中斷初始化函數(shù)，調(diào)用 clockevents_register_notifier 函數(shù)向 clockevents_chain 時(shí)鐘事件鏈注冊(cè)時(shí)鐘控制函數(shù) tick_notifier。這是個(gè)回調(diào)函數(shù)，指明了當(dāng)時(shí)鐘事件發(fā)生變化時(shí)應(yīng)該執(zhí)行的哪些操作，比如時(shí)鐘的掛起操作等 boot_cpu_init();//用于多核CPU的初始化 page_address_init();//用于高地址內(nèi)存，我們都用32位CPU，此函數(shù)為空 printk(KERN_NOTICE); printk(linux_banner); setup_arch(&command_line); //具體看一下這個(gè)架構(gòu)初始化函數(shù)完成哪些功能 void __init setup_arch(char **cmdline_p) { struct tag *tags = (struct tag *)&init_tags;//定義了一個(gè)默認(rèn)的內(nèi)核參數(shù)列表 struct machine_desc *mdesc; char *from = default_command_line;
setup_processor();//匯編的CPU初始化部分已講過(guò)，不再討論 mdesc = setup_machine(machine_arch_type); machine_name = mdesc->name;
if (mdesc->soft_reboot) reboot_setup("s");
if (__atags_pointer) tags = phys_to_virt(__atags_pointer); else if (mdesc->boot_params) tags = phys_to_virt(mdesc->boot_params); //由于MMU單元已打開(kāi)，此處需要而boot_params是物理地址，需要轉(zhuǎn)換成虛擬地址才能訪問(wèn)，因?yàn)榇藭r(shí)CPU訪問(wèn)的都是虛擬地址 /* * If we have the old style parameters, convert them to * a tag list. */ //內(nèi)核參數(shù)列表第一項(xiàng)必須是ATAG_CORE類(lèi)型 if (tags->hdr.tag != ATAG_CORE)//如果不是，則需要轉(zhuǎn)換成新的內(nèi)核參數(shù)類(lèi)型，新的內(nèi)核參數(shù)類(lèi)型用下面struct tag結(jié)構(gòu)表示 convert_to_tag_list(tags);//此函數(shù)完成新舊參數(shù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換 struct tag { struct tag_header hdr; union { struct tag_core core; struct tag_mem32 mem; struct tag_videotext videotext; struct tag_ramdisk ramdisk; struct tag_initrd initrd; struct tag_serialnr serialnr; struct tag_revision revision; struct tag_videolfb videolfb; struct tag_cmdline cmdline; } u; }; //舊的內(nèi)核參數(shù)列表用下面結(jié)構(gòu)表示 struct param_struct { union { struct { unsigned long page_size; /* 0 */ unsigned long nr_pages; /* 4 */ unsigned long ramdisk_size; /* 8 */ unsigned long flags; /* 12 */ 。。。。。。。。。。。。//較長(zhǎng)，省略 }
if (tags->hdr.tag != ATAG_CORE)//如果沒(méi)有內(nèi)核參數(shù) tags = (struct tag *)&init_tags;//則選用默認(rèn)的內(nèi)核參數(shù)
if (mdesc->fixup) mdesc->fixup(mdesc, tags, &from, &meminfo);//用內(nèi)核參數(shù)列表填充meminfo
if (tags->hdr.tag == ATAG_CORE) { if (meminfo.nr_banks != 0) squash_mem_tags(tags); save_atags(tags); parse_tags(tags);//解析內(nèi)核參數(shù)列表，然后調(diào)用內(nèi)核參數(shù)列表的處理函數(shù)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行處理。比如，如果列表為命令行，則最終會(huì)用parse_tag_cmdlin函數(shù)進(jìn)行解析，這個(gè)函數(shù)用_tagtable編譯連接到了內(nèi)核里 __tagtable(ATAG_CMDLINE, parse_tag_cmdline); } //下面是記錄內(nèi)核代碼的起始，結(jié)束虛擬地址 init_mm.start_code = (unsigned long) &_text; init_mm.end_code = (unsigned long) &_etext; init_mm.end_data = (unsigned long) &_edata; init_mm.brk = (unsigned long) &_end; //下面是對(duì)命令行的處理，剛才在參數(shù)列表處理parse_tag_cmdline函數(shù)已把命令行拷貝到了from空間 memcpy(boot_command_line, from, COMMAND_LINE_SIZE); boot_command_line[COMMAND_LINE_SIZE-1] = '/0'; parse_cmdline(cmdline_p, from);//解析出命令行，命令行解析出以后，同樣會(huì)調(diào)用相關(guān)處理函數(shù)進(jìn)行處理。系統(tǒng)用__early_param宏在編譯階段把處理函數(shù)編譯進(jìn)內(nèi)核。
paging_init(&meminfo, mdesc); //這個(gè)函數(shù)完成頁(yè)表初始化，具體的方法為建立線性地址劃分后每個(gè)地址空間的標(biāo)志；清除在boot階段建立的內(nèi)核映射空間，也即把頁(yè)表項(xiàng)全部清零；調(diào)用bootmem_init，禁止無(wú)效的內(nèi)存節(jié)點(diǎn)，由于我們的物理內(nèi)存都是連續(xù)的空間，因此，內(nèi)存節(jié)點(diǎn)為1個(gè)。接下來(lái)判斷INITRD映像是否存在，若存在則檢查其所在的地址是否在一個(gè)有效的地址內(nèi)，然后返回此內(nèi)存節(jié)點(diǎn)號(hào)。 先看兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 struct meminfo表示內(nèi)存的劃分情況。Linux的內(nèi)存劃分為bank。每個(gè)bank用 struct membank表示，start表示起始地址，這里是物理地址，size表示大小，node表示此bank所在的節(jié)點(diǎn)號(hào)，對(duì)于只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存，所有bank節(jié)點(diǎn)都相等 struct membank { unsigned long start; unsigned long size; int node; };
struct meminfo { int nr_banks; struct membank bank[NR_BANKS]; };
//在page_init函數(shù)中比較重要的是bootmem_init函數(shù)，此函數(shù)在完成原來(lái)映射頁(yè)表的清除后，最終調(diào)用bootmem_init_node如下： bootmem_init_node(int node, int initrd_node, struct meminfo *mi) { unsigned long zone_size[MAX_NR_ZONES], zhole_size[MAX_NR_ZONES]; unsigned long start_pfn, end_pfn, boot_pfn; unsigned int boot_pages; pg_data_t *pgdat;// 每個(gè)節(jié)點(diǎn)用pg_data_t描述，這個(gè)結(jié)構(gòu)用在非一致性內(nèi)存中，我們的內(nèi)存只有一個(gè)，地址是連續(xù)的 int i;
start_pfn = -1UL; end_pfn = 0; for_each_nodebank(i, mi, node) { struct membank *bank = &mi->bank[i]; unsigned long start, end;
start = bank->start >> PAGE_SHIFT;//計(jì)算出頁(yè)表號(hào)，實(shí)際也表示第幾個(gè)物理頁(yè)號(hào) end = (bank->start + bank->size) >> PAGE_SHIFT;
if (start_pfn > start) start_pfn = start; if (end_pfn < end) end_pfn = end;
map_memory_bank(bank);//將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的每個(gè)bank重新映射，比如重新映射內(nèi)核空間 } if (end_pfn == 0) return end_pfn; //一個(gè)字節(jié)代表8個(gè)頁(yè)，因此找到一個(gè) //可放置這些所有自己的頁(yè)面即可。用一個(gè)bit位表示一個(gè)頁(yè)是否已占用，那么一個(gè)字節(jié)為8個(gè)頁(yè)，比如4096個(gè)頁(yè)需要4096/8=512字節(jié)，容納這個(gè)位圖需要一個(gè)頁(yè) boot_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn); boot_pfn = find_bootmap_pfn(node, mi, boot_pages);//在node節(jié)點(diǎn)內(nèi)存的bank中找到一個(gè)可以放置位圖的頁(yè)面的頁(yè)面序列，然后返回這個(gè)頁(yè)面序列的首個(gè)頁(yè)面號(hào) node_set_online(node);//設(shè)置本節(jié)點(diǎn)有效 pgdat = NODE_DATA(node);//獲取節(jié)點(diǎn)描述符pgdat init_bootmem_node(pgdat, boot_pfn, start_pfn, end_pfn);//設(shè)置本節(jié)點(diǎn)內(nèi)所有映射頁(yè)的位圖，即每個(gè)字節(jié)全部置為0xff，表示已經(jīng)映射使用。然后填充pgdat結(jié)構(gòu)
for_each_nodebank(i, mi, node) free_bootmem_node(pgdat, mi->bank[i].start, mi->bank[i].size);//設(shè)置每個(gè)映射的頁(yè)面空閑，實(shí)際是對(duì)位圖的操作，對(duì)每個(gè)bit清零
reserve_bootmem_node(pgdat, boot_pfn << PAGE_SHIFT, boot_pages << PAGE_SHIFT, BOOTMEM_DEFAULT); //標(biāo)示位圖所占的頁(yè)面被占用 if (node == 0) reserve_node_zero(pgdat);
#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD /* * If the initrd is in this node, reserve its memory. */ if (node == initrd_node) { int res = reserve_bootmem_node(pgdat, phys_initrd_start, phys_initrd_size, BOOTMEM_EXCLUSIVE); //INITRD映像占用的空間需要標(biāo)示占用，INITRD是虛擬根文件系統(tǒng)，此時(shí)還未加載，因此掛載之前這個(gè)物理空間不能再被分配使用 if (res == 0) { initrd_start = __phys_to_virt(phys_initrd_start); initrd_end = initrd_start + phys_initrd_size; } else { printk(KERN_ERR "INITRD: 0x%08lx+0x%08lx overlaps in-use " "memory region - disabling initrd/n", phys_initrd_start, phys_initrd_size); } } #endif
/* * initialise the zones within this node. */ memset(zone_size, 0, sizeof(zone_size)); memset(zhole_size, 0, sizeof(zhole_size));
/* * The size of this node has already been determined. If we need * to do anything fancy with the allocation of this memory to the * zones, now is the time to do it. */ zone_size[0] = end_pfn - start_pfn; zhole_size[0] = zone_size[0]; for_each_nodebank(i, mi, node) zhole_size[0] -= mi->bank[i].size >> PAGE_SHIFT; //計(jì)算共有多少頁(yè)空洞，注意，有些bank的起始結(jié)束地址并不是剛好4K對(duì)齊的，因此，可能存在某些空白頁(yè)框。用節(jié)點(diǎn)總的物理頁(yè)框減去每個(gè)bank頁(yè)框，就得到頁(yè)空洞 //這個(gè)函數(shù)里面主要完成zone區(qū)的初始化，linux內(nèi)存管理將內(nèi)存節(jié)點(diǎn)又分為ZONE區(qū)管理，比如ZONE_DMA和ZONE_NORMAL等，因此需要初始化。由于平臺(tái)只針對(duì)一致性內(nèi)存管理，即物理內(nèi)存空間只包含DDR部分，此處很多函數(shù)是空的，再次略過(guò) arch_adjust_zones(node, zone_size, zhole_size);
free_area_init_node(node, zone_size, start_pfn, zhole_size);
return end_pfn; } //在page_init的最后完成devicemaps_init初始化，比如中斷向量的映射。映射的大致過(guò)程是，申請(qǐng)一個(gè)物理框，然后調(diào)用creat_map將此物理頁(yè)框映射到0xffff0000.最后再調(diào)用struct machine_desc的map_io完成IO設(shè)備的映射 //在完成內(nèi)存頁(yè)映射后即進(jìn)入request_standard_resources，這個(gè)函數(shù)比較簡(jiǎn)單，主要完成從iomem_resource空間申請(qǐng)所需的內(nèi)存資源，比如內(nèi)核代碼和視頻所需的資源等 request_standard_resources(&meminfo, mdesc);
#ifdef CONFIG_SMP smp_init_cpus(); #endif
cpu_init();//此函數(shù)為空 init_arch_irq = mdesc->init_irq;//初始化與硬件體系相關(guān)的指針 system_timer = mdesc->timer; init_machine = mdesc->init_machine;
#ifdef CONFIG_VT #if defined(CONFIG_VGA_CONSOLE) conswitchp = &vga_con; #elif defined(CONFIG_DUMMY_CONSOLE) conswitchp = &dummy_con; #endif #endif early_trap_init();//重定位中斷向量，將中斷向量代碼拷貝到中斷向量頁(yè)，并把信號(hào)處理代碼指令拷貝到向量頁(yè)中 } mm_init_owner(&init_mm, &init_task);//空函數(shù) setup_command_line(command_line);//保存命令行，以備后用，此保存空間需申請(qǐng) //這個(gè)函數(shù)調(diào)用完了，就開(kāi)始執(zhí)行下面初始化函數(shù) unwind_setup();//空函數(shù) setup_per_cpu_areas();//設(shè)置每個(gè)CPU信息，單核CPU為空函數(shù) setup_nr_cpu_ids();//空函數(shù) smp_prepare_boot_cpu(); //設(shè)置啟動(dòng)的CPU為在線狀態(tài).在多CPU架構(gòu)下 //第一個(gè)啟動(dòng)的cpu啟動(dòng)到一定階段后，開(kāi)始啟動(dòng)其它的cpu，它會(huì)為每個(gè)后來(lái)啟動(dòng)的cpu創(chuàng)建一個(gè)0號(hào)進(jìn)程，而這些0號(hào)進(jìn)程的堆棧的thread_info結(jié)構(gòu)中的cpu成員變量則依次被分配出來(lái)（利用alloc_cpu_id()函數(shù)）并設(shè)置好，這樣當(dāng)這些cpu開(kāi)始運(yùn)行的時(shí)候就有了自己的邏輯cpu號(hào)。 sched_init();//初始化調(diào)度器，對(duì)調(diào)度機(jī)制進(jìn)行初始化，對(duì)每個(gè)CPU的運(yùn)行隊(duì)列
preempt_disable();//啟動(dòng)階段系統(tǒng)比較脆弱，禁止進(jìn)程調(diào)度 build_all_zonelists();//建立內(nèi)存區(qū)域鏈表 page_alloc_init();//內(nèi)存頁(yè)初始化，此處無(wú)執(zhí)行 printk(KERN_NOTICE "Kernel command line: %s/n", boot_command_line); parse_early_param(); parse_args("Booting kernel", static_command_line, __start___param, __stop___param - __start___param, &unknown_bootoption); //執(zhí)行命令行解析，若參數(shù)不存在，則調(diào)用unknown_bootoption if (!irqs_disabled()) { printk(KERN_WARNING "start_kernel(): bug: interrupts were " "enabled *very* early, fixing it/n"); local_irq_disable(); } sort_main_extable();//對(duì)異常處理函數(shù)進(jìn)行排序 trap_init();//空函數(shù) rcu_init();//linux2.6的一種互斥訪問(wèn)機(jī)制 init_IRQ();//中斷向量初始化 pidhash_init();//進(jìn)程嘻哈表初始化 init_timers();//定時(shí)器初始化 hrtimers_init();//高精度時(shí)鐘初始化 softirq_init();//軟中斷初始化 timekeeping_init();//系統(tǒng)時(shí)間初始化 time_init(); sched_clock_init(); profile_init();//空函數(shù) if (!irqs_disabled()) printk("start_kernel(): bug: interrupts were enabled early/n"); early_boot_irqs_on(); local_irq_enable(); console_init();//打印終端初始化 if (panic_later) panic(panic_later, panic_param);
lockdep_info(); locking_selftest();
#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD if (initrd_start && !initrd_below_start_ok && page_to_pfn(virt_to_page((void *)initrd_start)) < min_low_pfn) { printk(KERN_CRIT "initrd overwritten (0x%08lx < 0x%08lx) - " "disabling it./n", page_to_pfn(virt_to_page((void *)initrd_start)), min_low_pfn); initrd_start = 0; } #endif vfs_caches_init_early();//建立節(jié)點(diǎn)嘻哈表和數(shù)據(jù)緩沖嘻哈表 cpuset_init_early();//空函數(shù) mem_init();//對(duì)全局的物理頁(yè)變量初始化，對(duì)沒(méi)有分配的頁(yè)面初始化 enable_debug_pagealloc(); cpu_hotplug_init();//沒(méi)有熱插拔CPU，此函數(shù)為空 kmem_cache_init();//內(nèi)核內(nèi)存緩沖區(qū)初始化 debug_objects_mem_init(); idr_init_cache();//創(chuàng)建idr緩沖區(qū) setup_per_cpu_pageset();//采用的是一致性內(nèi)存，此函數(shù)為空 numa_policy_init();//采用的是一致性內(nèi)存，此函數(shù)為空 if (late_time_init) late_time_init(); calibrate_delay();//校準(zhǔn)延時(shí)函數(shù)的精確度，實(shí)際上是校準(zhǔn)loops_per_jiffy全局變量，即每個(gè)時(shí)鐘滴答內(nèi)CPU執(zhí)行的指令數(shù) pidmap_init();//進(jìn)程號(hào)位圖初始化，一般用一個(gè)page來(lái)指示所有的進(jìn)程PID占用情況 pgtable_cache_init();//空函數(shù) prio_tree_init();//初始化優(yōu)先級(jí)數(shù)組 anon_vma_init();//空函數(shù) #ifdef CONFIG_X86 if (efi_enabled) efi_enter_virtual_mode(); #endif thread_info_cache_init();//空函數(shù) fork_init(num_physpages);//初始化kernel的fork()環(huán)境。Linux下應(yīng)用程序執(zhí)行是靠系統(tǒng)調(diào)用fork()完成，fork_init所完成的工作就是確定可以fork()的線程的數(shù)量，然后是初始化init_task進(jìn)程 proc_caches_init();//為proc文件系統(tǒng)創(chuàng)建高速緩存 buffer_init();//空函數(shù) unnamed_dev_init();//初始化一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)使用的啞文件 key_init();//沒(méi)有鍵盤(pán)則為空，如果有鍵盤(pán)，則為鍵盤(pán)分配一個(gè)高速緩存 security_init();//空函數(shù) vfs_caches_init(num_physpages);//虛擬文件系統(tǒng)掛載，這個(gè)函數(shù)的詳細(xì)說(shuō)明如下
void __init vfs_caches_init(unsigned long mempages)//參數(shù)說(shuō)明系統(tǒng)內(nèi)存的物理頁(yè)數(shù) { unsigned long reserve;
reserve = min((mempages - nr_free_pages()) * 3/2, mempages - 1); mempages -= reserve; //創(chuàng)建一個(gè)高速緩存 names_cachep = kmem_cache_create("names_cache", PATH_MAX, 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL);
filp_cachep = kmem_cache_create("filp", sizeof(struct file), 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL);
dcache_init();//在高速緩存中分配一個(gè)目錄項(xiàng)，并初始化 inode_init();//在高速緩存中分配一個(gè)inode節(jié)點(diǎn)，并初始化 files_init(mempages);//初始化文件描述符，初始化全局文件狀態(tài)變量 mnt_init(); bdev_cache_init();//如果編譯階段設(shè)置了塊設(shè)備，則注冊(cè)一個(gè)塊設(shè)備文件系統(tǒng) chrdev_init();//初始化字符設(shè)備管理數(shù)組cdev_map } // mnt_init()是創(chuàng)建根文件系統(tǒng)的關(guān)鍵，解釋如下 void __init mnt_init(void) { unsigned u; int err;
init_rwsem(&namespace_sem); //創(chuàng)建一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)的vfsmount結(jié)構(gòu)緩存。每個(gè)掛載的文件系統(tǒng)都有一個(gè) struct vfsmoun結(jié)構(gòu) mnt_cache = kmem_cache_create("mnt_cache", sizeof(struct vfsmount), 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL); //創(chuàng)建文件系統(tǒng)掛載嘻哈表 mount_hashtable = (struct list_head *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
if (!mount_hashtable) panic("Failed to allocate mount hash table/n");
printk("Mount-cache hash table entries: %lu/n", HASH_SIZE); //初始化嘻哈表 for (u = 0; u < HASH_SIZE; u++) INIT_LIST_HEAD(&mount_hashtable[u]);
err = sysfs_init();//創(chuàng)建一個(gè)sysfs虛擬文件系統(tǒng)，并掛載為根文件系統(tǒng)。如果系統(tǒng)不指定sysfs，則此函數(shù)為空 if (err) printk(KERN_WARNING "%s: sysfs_init error: %d/n", __func__, err); fs_kobj = kobject_create_and_add("fs", NULL);//創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象文件，加到文件系統(tǒng)中 if (!fs_kobj) printk(KERN_WARNING "%s: kobj create error/n", __func__); init_rootfs();//注冊(cè)一個(gè)rootfs文件系統(tǒng) init_mount_tree();//將上面創(chuàng)建的rootfs文件系統(tǒng)掛載為根文件系統(tǒng)。這只是個(gè)虛擬的文件系統(tǒng)，就好比只是創(chuàng)建了一個(gè)/目錄。最后，這個(gè)函數(shù)會(huì)為系統(tǒng)最開(kāi)始的進(jìn)程(即 init_task 進(jìn)程)準(zhǔn)備他的進(jìn)程數(shù)據(jù)塊中的namespace 域，主要目的是將 do_kern_mount() 函數(shù)中建立的 mnt 和 dentry 信息記錄在了 init_task 進(jìn)程的進(jìn)程數(shù)據(jù)塊中，這樣任何以后從 init_task 進(jìn)程 fork 出來(lái)的進(jìn)程也都先天地繼承了這一信息。 //下面是進(jìn)行radix樹(shù)初始化。這個(gè)是linux2.6引入的為各種頁(yè)面操作的重要結(jié)構(gòu)之一struct radix_tree_node。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將指針與一個(gè)long型鍵值關(guān)聯(lián)起來(lái)，提供高效快速查找。具體不再分析 radix_tree_init(); signals_init();//創(chuàng)建并初始化信號(hào)隊(duì)列 /* rootfs populating might need page-writeback */ page_writeback_init();//CPU在內(nèi)存中開(kāi)辟高速緩存，CPU直接訪問(wèn)高速緩存提以高速度。當(dāng)cpu更新了高速緩存的數(shù)據(jù)后，需要定期將高速緩存的數(shù)據(jù)寫(xiě)回到存儲(chǔ)介質(zhì)中，比如磁盤(pán)和flash等。這個(gè)函數(shù)初始化寫(xiě)回的周期 #ifdef CONFIG_PROC_FS proc_root_init();//如果配置了proc文件系統(tǒng)，則需初始化并加載proc文件系統(tǒng)。在根目錄的proc文件夾就是proc文件系統(tǒng)，這個(gè)文件系統(tǒng)是ram類(lèi)型的，記錄系統(tǒng)的臨時(shí)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)關(guān)機(jī)后不會(huì)寫(xiě)回到flash中 #endif cgroup_init();//沒(méi)有配置cgroup，此函數(shù)為空 cpuset_init();//單CPU，此函數(shù)為空 taskstats_init_early();//進(jìn)程狀態(tài)初始化，實(shí)際上就是分配了一個(gè)存儲(chǔ)線程狀態(tài)的高速緩存 delayacct_init();//空函數(shù)
check_bugs();//空函數(shù)
acpi_early_init();//空函數(shù) rest_init();//start_kernel啟動(dòng)的最后一個(gè)函數(shù)，進(jìn)入這個(gè)函數(shù)，完成剩余啟動(dòng)的初始化 }
// rest_init()大致解釋如下： static void noinline __init_refok rest_init(void) __releases(kernel_lock) { int pid; //創(chuàng)建內(nèi)核線程。Kernel_thread運(yùn)用系統(tǒng)調(diào)用do_fork()產(chǎn)生新的子線程，子線程就調(diào)用傳入的調(diào)用函數(shù)執(zhí)行之，此處函數(shù)就是kernel_init. kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND); numa_default_policy();//空函數(shù) pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES); kthreadd_task = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns); unlock_kernel();
/* * The boot idle thread must execute schedule() * at least once to get things moving: */ init_idle_bootup_task(current); preempt_enable_no_resched(); schedule(); preempt_disable();
/* Call into cpu_idle with preempt disabled */ cpu_idle(); } // kernel_init通過(guò)調(diào)用do_basic_setup完成編譯階段注冊(cè)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序初始化。 //這個(gè)函數(shù)又調(diào)用了一個(gè)很重要的初始化函數(shù)Do_initcalls()。它用來(lái)啟動(dòng)所有在__initcall_start和__initcall_end段的函數(shù)，而靜態(tài)編譯進(jìn)內(nèi)核的modules也會(huì)將其入口放置在這段區(qū)間里。和根文件系統(tǒng)相關(guān)的初始化函數(shù)都會(huì)由rootfs_initcall（）所引用。rootfs_initcall(populate_rootfs); 也就是說(shuō)會(huì)在系統(tǒng)初始化的時(shí)候會(huì)調(diào)用populate_rootfs進(jìn)行初始化。代碼如下：
static int __init populate_rootfs(void) { char *err = unpack_to_rootfs(__initramfs_start, __initramfs_end - __initramfs_start, 0); if (err) panic(err); if (initrd_start) { #ifdef CONFIG_BLK_DEV_RAM int fd; printk(KERN_INFO "checking if image is initramfs..."); err = unpack_to_rootfs((char *)initrd_start, initrd_end - initrd_start, 1); if (!err) { printk(" it is/n"); unpack_to_rootfs((char *)initrd_start, initrd_end - initrd_start, 0); free_initrd(); return 0; } printk("it isn't (%s); looks like an initrd/n", err); fd = sys_open("/initrd.image", O_WRONLY|O_CREAT, 0700); if (fd >= 0) { sys_write(fd, (char *)initrd_start, initrd_end - initrd_start); sys_close(fd); free_initrd(); } #else printk(KERN_INFO "Unpacking initramfs..."); err = unpack_to_rootfs((char *)initrd_start, initrd_end - initrd_start, 0); if (err) panic(err); printk(" done/n"); free_initrd(); #endif } return 0; } //unpack_to_rootfs就是解壓包，所解得包就是usr/initramfs_data.cpio.gz下的文件系統(tǒng)。然后將其釋放至上面創(chuàng)建的rootfs。注意這個(gè)文件系統(tǒng)已經(jīng)在編譯的時(shí)候用build_in.O的方式一種是跟kernel融為一體了所在的段就是__initramfs_start至__initramfs_end的區(qū)域。這種情況下，直接調(diào)用unpack_to_rootfs將其釋放到根目錄.如果不是屬于這種形式的。也就是由內(nèi)核參數(shù)指定的文件系統(tǒng)，即image-initrd文件系統(tǒng)。如果配制CONFIG_BLK_DEV_RAM才會(huì)支持image-initrd。否則全當(dāng)成cpio-initrd的形式處理。 對(duì)于是cpio-initrd的情況。直接將其釋放到根目錄。對(duì)于是image-initrd的情況。在根目錄下建立/initrd.image文件，然后將INITRD寫(xiě)到這個(gè)文件中，并釋放INITRD占用的空間。。 接下來(lái)，就開(kāi)始具體的掛載操作，在kernel_init函數(shù)中完成
static int __init kernel_init(void * unused) { lock_kernel(); /* * init can run on any cpu. */ set_cpus_allowed_ptr(current, CPU_MASK_ALL_PTR); /* * Tell the world that we're going to be the grim * reaper of innocent orphaned children. * * We don't want people to have to make incorrect * assumptions about where in the task array this * can be found. */ init_pid_ns.child_reaper = current;
cad_pid = task_pid(current);
smp_prepare_cpus(setup_max_cpus);
do_pre_smp_initcalls();
smp_init(); sched_init_smp();
cpuset_init_smp();
do_basic_setup();
if (!ramdisk_execute_command) ramdisk_execute_command = "/init"; //如果存在指定的INITRD命令行參數(shù)，則執(zhí)行命令行參數(shù)指定的init文件，如果不存在，則制定執(zhí)行的命令為根目錄下的init文件。如果用戶指定的文件系統(tǒng)存在，則調(diào)用prepare_namespace();進(jìn)行文件系統(tǒng)掛載的預(yù)操作 if (sys_access((const char __user *) ramdisk_execute_command, 0) != 0) { ramdisk_execute_command = NULL; //在prepare_namespace()中首先會(huì)輪訓(xùn)檢測(cè)塊設(shè)備，若檢測(cè)到則創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，然后分配一個(gè)設(shè)備號(hào)。如果saved_root_name不為空，則說(shuō)明內(nèi)核有指定設(shè)備作為根文件系統(tǒng)，則通過(guò)mount_block_root掛載根文件系統(tǒng)，然后退出即可。 比如有時(shí)指定了內(nèi)核參數(shù)root=/dev/ram，則直接從這個(gè)位置進(jìn)行掛載。 如果沒(méi)有指定的塊設(shè)備作為根文件系統(tǒng)，而是指明了INITRD映像，則調(diào)用initrd_load 函數(shù)掛載initram文件系統(tǒng)。這個(gè)函數(shù)首先創(chuàng)建/dev/ram設(shè)備節(jié)點(diǎn)，然后把映像拷貝到這個(gè)設(shè)備文件中，接著調(diào)用handle_initrd對(duì)INITRD進(jìn)行處理。 在prepare_namespace()執(zhí)行最后調(diào)用mount_root();將指定的文件系統(tǒng)掛接到/root下，然后切換當(dāng)前目錄到root下。再者，還需調(diào)用sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL);將當(dāng)前目錄掛接為/根目錄。
prepare_namespace(); } init_post(); return 0; }
static void __init handle_initrd(void) { int error; int pid;
real_root_dev = new_encode_dev(ROOT_DEV);//真正的根文件節(jié)點(diǎn) create_dev("/dev/root.old", Root_RAM0);//創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，設(shè)備號(hào)是Root_RAM0，因此這個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)是/dev/ram的INITRD /* mount initrd on rootfs' /root */ //將此設(shè)備掛接到/root下 mount_block_root("/dev/root.old", root_mountflags & ~MS_RDONLY); sys_mkdir("/old", 0700); root_fd = sys_open("/", 0, 0);//記錄根目錄的文件描述符 old_fd = sys_open("/old", 0, 0);//記錄old目錄的文件描述符 /* move initrd over / and chdir/chroot in initrd root */ sys_chdir("/root");//切換至root目錄，剛才已經(jīng)掛載了/dev/root.old sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL);//將當(dāng)前目錄掛載為根文件系統(tǒng)，也就是/dev/root.old變成現(xiàn)在的根文件系統(tǒng) sys_chroot(".");//切換到當(dāng)前文件系統(tǒng)的根目錄 current->flags |= PF_FREEZER_SKIP; //創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，運(yùn)行目前文件系統(tǒng)下的/linuxrc文件 pid = kernel_thread(do_linuxrc, "/linuxrc", SIGCHLD); if (pid > 0) while (pid != sys_wait4(-1, NULL, 0, NULL)) yield();
current->flags &= ~PF_FREEZER_SKIP;
/* move initrd to rootfs' /old */ sys_fchdir(old_fd); sys_mount("/", ".", NULL, MS_MOVE, NULL); //處理完上面的文件，則initrd處理完之后，重新chroot進(jìn)入rootfs /* switch root and cwd back to / of rootfs */ sys_fchdir(root_fd); sys_chroot("."); sys_close(old_fd); sys_close(root_fd); //如果real_root_dev在 linuxrc中重新設(shè)成Root_RAM0，則initrd就是最終的realfs了，改變當(dāng)前目錄到initrd中，不作后續(xù)處理直接返回。 if (new_decode_dev(real_root_dev) == Root_RAM0) { sys_chdir("/old"); return; } //否則需要重新掛載上面linuxRC文件執(zhí)行時(shí)指定的根文件系統(tǒng) ROOT_DEV = new_decode_dev(real_root_dev); mount_root();
printk(KERN_NOTICE "Trying to move old root to /initrd ... "); error = sys_mount("/old", "/root/initrd", NULL, MS_MOVE, NULL); if (!error) printk("okay/n"); else { int fd = sys_open("/dev/root.old", O_RDWR, 0); if (error == -ENOENT) printk("/initrd does not exist. Ignored./n"); else printk("failed/n"); printk(KERN_NOTICE "Unmounting old root/n"); sys_umount("/old", MNT_DETACH); printk(KERN_NOTICE "Trying to free ramdisk memory ... "); if (fd < 0) { error = fd; } else { error = sys_ioctl(fd, BLKFLSBUF, 0); sys_close(fd); } printk(!error ? "okay/n" : "failed/n"); } } static int noinline init_post(void) { free_initmem(); unlock_kernel(); mark_rodata_ro(); system_state = SYSTEM_RUNNING; numa_default_policy();
if (sys_open((const char __user *) "/dev/console", O_RDWR, 0) < 0) printk(KERN_WARNING "Warning: unable to open an initial console./n");
(void) sys_dup(0); (void) sys_dup(0);
current->signal->flags |= SIGNAL_UNKILLABLE; //剛才上面已經(jīng)初始化了ramdisk_execute_command，此處可直接運(yùn)行之。 如果不存在則運(yùn)行下面程序，如果都不存在，則退出。 下面的/sbin/init就是上述掛載的根文件系統(tǒng)下的文件。 if (ramdisk_execute_command) { run_init_process(ramdisk_execute_command); printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s/n", ramdisk_execute_command); } if (execute_command) { run_init_process(execute_command); printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s. Attempting " "defaults.../n", execute_command); } run_init_process("/sbin/init"); run_init_process("/etc/init"); run_init_process("/bin/init"); run_init_process("/bin/sh");
panic("No init found. Try passing init= option to kernel."); } //當(dāng)沒(méi)有找到init程序后，則退出，進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度，進(jìn)入cpu_idle()進(jìn)程 |
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來(lái)自： zzjiwang > 《linux內(nèi)核》
