linux内核启动分析(2)

mac2022-06-30  234

-----以下内容为从网络上整理所得------

 

主要介绍kernel_init线程(函数),这个线程在rest_init函数中被创建,kernel_init函数将完成设备驱动程序的初始化,并调用init_post函数启动用户空间的init进程。

static int __init kernel_init(void * unused) { lock_kernel();   //锁住内核 set_mems_allowed(node_states[N_HIGH_MEMORY]);   //init可以在任何节点(node)分配到内存页 set_cpus_allowed_ptr(current, cpu_all_mask);   //init可以在任何CPU上运行. init_pid_ns.child_reaper = current; //把当前进程设为接受其他孤儿进程的进程 cad_pid = task_pid(current); /*SMP系统做准备,激活所有CPU,并开始SMP系统的调度*/ smp_prepare_cpus(setup_max_cpus); do_pre_smp_initcalls(); start_boot_trace(); smp_init(); sched_init_smp(); do_basic_setup(); //驱动程序和内核子系统的一般初始化,下面会详解 //检查是否有早期用户空间的init程序。如果有,让其执行 if (!ramdisk_execute_command)ramdidk_execute_command="/init"; if (sys_access((const char __user *) ramdisk_execute_command, 0) != 0) { ramdisk_execute_command = NULL; prepare_namespace(); } //最后调用init_post,启动进程负责用户空间的初始化 init_post(); return 0; }

 

在内核init线程的最后执行了init_post函数,在这个函数中真正启动了用户空间进程init,详解如下:

static noinline int init_post(void) __releases(kernel_lock) { /* need to finish all async __init code before freeing the memory */ async_synchronize_full(); free_initmem(); unlock_kernel(); mark_rodata_ro(); //通过修改页表,保证只读数据段为只读属性。大部分构架为空函数。 system_state = SYSTEM_RUNNING; //设置系统状态为运行状态 numa_default_policy(); //设定NUMA系统的内存访问策略为默认 //打开根文件系统中的 /dev/console , 此处不可失败 if (sys_open((const char __user *) "/dev/console", O_RDWR, 0) < 0) printk(KERN_WARNING "Warning: unable to open an initial console.\n"); /*复制两次标准输入(0)的文件描述符 *它是上面打开的/dev/console,也就是系统控制台): *一个作为标准输出(1) *一个作为标准出错(2) *现在标准输入、标准输出、标准出错都是/dev/console了。 *这个console在内核启动参数中可以配置为某个串口(ttySn、ttyOn等等), *也可以是虚拟控制台(tty0)。 *所以我们就在串口或者显示器上看到了之后的系统登录提示。 **/ (void) sys_dup(0); (void) sys_dup(0); //设置当前进程(init)为不可以杀进程(忽略致命的信号) current->signal->flags |= SIGNAL_UNKILLABLE; //如果ramdisk_execute_command有指定的init程序,就执行它。 if (ramdisk_execute_command) { run_init_process(ramdisk_execute_command); printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s\n", ramdisk_execute_command); } //如果execute_command有指定的init程序,就执行它。 if (execute_command) { run_init_process(execute_command); printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s. Attempting " "defaults...\n", execute_command); } /*在检查完ramdisk_execute_command和execute_command为空的情况下, *顺序执行以下初始化程序:如果都没有找到就打印错误信息。 *这也是我们做系统移植的时候经常碰到的错误信息,出现这个信息很有可能是: *1、你的启动参数配置有问题,通过 指定了init程序,但是没有找到, * 且默认的那四个程序也不在文件系统中。 *2、文件系统挂载有问题,文件不存在 *3、init程序没有执行权限 **/ 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."); }

 

在基本分析完内核启动流程的之后,还有一个比较重要的初始化函数没有分析,那就是do_basic_setup。在内核init线程中调用了do_basic_setup,这个函数也做了很多内核和驱动的初始化工作,详解如下:

/* * 好了, 设备现在已经初始化完成。 但是还没有一个设备被初始化过, * 但是 CPU 的子系统已经启动并运行, * 且内存和处理器管理系统已经在工作了。 * * 现在我们终于可以开始做一些实际的工作了.. */ static void __init do_basic_setup(void) { rcu_init_sched(); /* needed by module_init stage. */ init_workqueues(); //初始化工作队列 /*针对SMP系统,初始化内核control group的cpuset子系统。 *如果非SMP,此函数为空。 *cpuset是在用户空间中操作cgroup文件系统来执行进程 *与cpu和进程与内存结点之间的绑定。 *本函数将cpus_allowed和mems_allwed更新为在线的cpu和在线的内存结点, *并为内存热插拨注册了钩子函数,最后创建一个单线程工作队列cpuset。 */ cpuset_init_smp(); /*创建一个单线程工作队列khelper。 *运行的系统中只有一个,主要作用是指定用户空间的程序路径和环境变量, *最终运行指定的user space的程序,属于关键线程,不能关闭。 */ usermodehelper_init(); //初始化驱动模型中的各子系统,可见的现象是在/sys中出现的目录和文件 driver_init(); //在proc文件系统中创建irq目录,并在其中初始化系统中所有中断对应的目录。 init_irq_proc(); /*调用链接到内核中的所有构造函数,也就是链接进.ctors段中的所有函数。 *在内核启动和模块挂载时,调用构造函数(gcc生成的类初始化函数)。 *构造函数就是比如用于初始化gcov数据的函数 */ do_ctors(); /*调用所有编译内核的驱动模块中的初始化函数。 *这里就是驱动程序员需要关心的步骤,其中按照各个内核模块初始化函数 *所自定义的启动级别(1~7),按顺序调用器初始化函数。 *对于同一级别的初始化函数,安装编译是链接的顺序调用, *也就是和内核Makefile的编写有关。 * *在编写内核模块的时候需要知道这方面的知识,比如你编写的模块使用 *的是I2C的API,那你的模块的初始化函数的级别必须低于I2C子系统 *初始化函数的级别(也就是级别数(1~7)要大于I2C子系统)。 *如果编写的模块必须和依赖的模块在同一级,那就必须注意内核Makefile的修改了。 */ do_initcalls(); }

 

上面的函数调用了driver_init函数,作用是驱动模型子系统的初始化,对于内核驱动工程师来说比较重要,详解如下:

/** * driver_init - 初始化驱动模型. * * 调用驱动模型初始化函数来初始化它们的子系统。 * 由早期的init/main.c中调用。 */ void __init driver_init(void) { /* These are the core pieces */ /*初始化驱动模型中的部分子系统和kobject: *devices *dev *dev/block *dev/char */ devices_init(); buses_init();//初始化驱动模型中的bus子系统 classes_init();//初始化驱动模型中的class子系统 firmware_init();//初始化驱动模型中的firmware子系统 hypervisor_init();//初始化驱动模型中的hypervisor子系统 /* These are also core pieces, but must come after the * core core pieces. */ platform_bus_init();//初始化驱动模型中的bus/platform子系统 system_bus_init();//初始化驱动模型中的devices/system子系统 cpu_dev_init();//初始化驱动模型中的devices/system/cpu子系统 memory_dev_init();//初始化驱动模型中的devices/system/memory子系统 }

转载于:https://www.cnblogs.com/morphling/p/3612579.html


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