这一篇在前两篇讲解的基础上来跟踪一下代码
linux-2.6.30
kernel_init
do_basic_setup(); // 批注1
if (!ramdisk_execute_command) // 批注2
ramdisk_execute_command = "/init";
if (sys_access((const char __user *) ramdisk_execute_command, 0) != 0) {
ramdisk_execute_command = NULL;
prepare_namespace(); // 批注3
}
init_post();
批注1:所有直接编译在kernel中的模块都是由它启动的。这里有一个地方涉及到根文件系统的挂载
当配置了CONFIG_BLK_DEV_INITRD,在这里会调用函数populate_rootfs;
如果没有配置populate_rootfs,则会调用函数default_rootfs
批注2:ramdisk_execute_command值通过“rdinit=”指定,如果未指定,则采用默认的值/init。
批注3:检查根文件系统中是否存在文件ramdisk_execute_command,如果存在的话则执行init_post(),
否则执行prepare_namespace()挂载根文件系统。
先来说说上面批注1可能的两个函数 populate_rootfs和default_rootfs
-
static int __init populate_rootfs(void)
-
{
-
char *err = unpack_to_rootfs(__initramfs_start, // 批注1
-
__initramfs_end - __initramfs_start);
-
if (err)
-
panic(err); /* Failed to decompress INTERNAL initramfs */
-
if (initrd_start) { // 批注2
-
#ifdef CONFIG_BLK_DEV_RAM
-
int fd;
-
printk(KERN_INFO "Trying to unpack rootfs image as initramfs...\n");
-
err = unpack_to_rootfs((char *)initrd_start, // 批注3
-
initrd_end - initrd_start);
-
if (!err) {
-
free_initrd();
-
return 0;
-
} else {
-
clean_rootfs();
-
unpack_to_rootfs(__initramfs_start,
-
__initramfs_end - __initramfs_start);
-
}
-
printk(KERN_INFO "rootfs image is not initramfs (%s)"
-
"; looks like an initrd\n", err);
-
fd = sys_open("/initrd.image", O_WRONLY|O_CREAT, 0700); // 批注4
-
if (fd >= 0) {
-
sys_write(fd, (char *)initrd_start, // 批注5
-
initrd_end - initrd_start);
-
sys_close(fd);
-
free_initrd(); // 批注6
-
}
-
#else
-
printk(KERN_INFO "Unpacking initramfs...\n");
-
err = unpack_to_rootfs((char *)initrd_start,
-
initrd_end - initrd_start);
-
if (err)
-
printk(KERN_EMERG "Initramfs unpacking failed: %s\n", err);
-
free_initrd();
-
#endif
-
}
-
return 0;
-
}
批注1:unpack_to_rootfs顾名思义,就是解压包到rootfs,其具有两个功能,一个是检测
是否是属于cpio包,另外一个就是解压cpio包,通过最后一个参数进行控制。1:检测,0:解压。
其实,Initramfs也是压缩过后的CPIO文件。initramfs位于地址__initramfs_start处,
是内核在编译过程中生成的,initramfs的是作为内核的一部分而存在的,不是 boot loader加载的。
(编译的时候通过连接脚本arch/arm/kernel/vmlinux.lds将其编译到__initramfs_start~__initramfs_end,
执行完unpack_to_rootfs后将被拷贝到根目录)。
批注2:判断是否加载了initrd,无论哪种格式的initrd,都会被bootloader加载到地址initrd_start处。
批注3:判断加载的是不是CPIO-Initrd。
批注4:如果不是CPIO-Initrd,则就是Image-Initrd,将其内容保存到文件/initrd.image中。在根文件系统中创建文件/initrd.image。
批注5:将内容保存到文件/initrd.image中
批注6:释放Initrd所占用的内存空间。
default_rootfs()主要往rootfs中生成两个目录/dev和/root以及一个设备文件/dev/console。
下面来继续看下面的函数:prepare_namespace
-
void __init prepare_namespace(void)
-
{
-
int is_floppy;
-
-
if (root_delay) { // 批注1
-
printk(KERN_INFO "Waiting %dsec before mounting root device...\n",
-
root_delay);
-
ssleep(root_delay);
-
}
-
-
/*
-
* wait for the known devices to complete their probing
-
*
-
* Note: this is a potential source of long boot delays.
-
* For example, it is not atypical to wait 5 seconds here
-
* for the touchpad of a laptop to initialize.
-
*/
-
wait_for_device_probe(); // 批注2
-
-
md_run_setup();
-
-
if (saved_root_name[0]) { // 批注3
-
root_device_name = saved_root_name;
-
if (!strncmp(root_device_name, "mtd", 3) ||
-
!strncmp(root_device_name, "ubi", 3)) {
-
mount_block_root(root_device_name, root_mountflags); // 批注4
-
goto out;
-
}
-
ROOT_DEV = name_to_dev_t(root_device_name); // 批注5
-
if (strncmp(root_device_name, "/dev/", 5) == 0)
-
root_device_name += 5;
-
}
-
-
if (initrd_load()) // 批注6
-
goto out;
-
-
/* wait for any asynchronous scanning to complete */
-
if ((ROOT_DEV == 0) && root_wait) { // 批注7
-
printk(KERN_INFO "Waiting for root device %s...\n",
-
saved_root_name);
-
while (driver_probe_done() != 0 ||
-
(ROOT_DEV = name_to_dev_t(saved_root_name)) == 0)
-
msleep(100);
-
async_synchronize_full();
-
}
-
-
is_floppy = MAJOR(ROOT_DEV) == FLOPPY_MAJOR;
-
-
if (is_floppy && rd_doload && rd_load_disk(0))
-
ROOT_DEV = Root_RAM0;
-
-
mount_root();
-
out:
-
sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL); // 批注8
-
sys_chroot("."); // 批注9
-
}
批注1:对于将根文件系统存放到USB或者SCSI设备上的情况,Kernel需要等待这些耗费时间比较久的设备
驱动加载完毕,所以这里存在一个Delay。
批注2:等待根文件系统所在的设备探测函数的完成。
批注3:参数saved_root_name存放的是uboot参数root=所指定的设备文件。
批注4:将saved_root_nam指定的设备加载。
批注5:参数ROOT_DEV存放设备节点号。
批注6:挂载initrd,见下面的详解。
批注7:如果指定mount_initrd为true,即没有指定在函数initrd_load中mount的话,则在这里重新realfs的mount操作。
批注8:将挂载点从当前目录(实际当前的目录在mount_root中或者在mount_block_root中指定)移到根目录。
即是如/dev/mtdblock2。
批注9:将当前目录当作系统的根目录,至此虚拟系统根目录文件系统切换到了实际的根目录文件系统。
-
int __init initrd_load(void)
-
{
-
if (mount_initrd) { // 批注1
-
create_dev("/dev/ram", Root_RAM0); // 批注2
-
/*
-
* Load the initrd data into /dev/ram0. Execute it as initrd
-
* unless /dev/ram0 is supposed to be our actual root device,
-
* in that case the ram disk is just set up here, and gets
-
* mounted in the normal path.
-
*/
-
if (rd_load_image("/initrd.image") && ROOT_DEV != Root_RAM0) { // 批注3
-
sys_unlink("/initrd.image");
-
handle_initrd(); // 批注4
-
return 1;
-
}
-
}
-
sys_unlink("/initrd.image");
-
return 0;
-
}
批注1:可以通过Kernel的参数“noinitrd“来配置mount_initrd的值,默认为1,很少看到有项目区配置该值,
所以一般情况下,mount_initrd的值应该为1。
批注2:创建一个Root_RAM0的设备节点/dev/ram。
批注3:如果根文件设备号不是Root_RAM0则程序就会执行代码就进入执行,如指定的/dev/mtdblock4设备节点
肯定就不是Root_RAM0。另外还将文件initrd.image释放到节点/dev/ram0,也就是对应image-initrd的操作。
批注4:函数handle_initrd主要功能是执行Initrd中的linuxrc文件,并且将realfs的根目录设置为当前
目录。其实前面也已经提到了,这些操作只对image-cpio的情况下才会去执行。。
-
static void __init handle_initrd(void)
-
{
-
int error;
-
int pid;
-
-
real_root_dev = new_encode_dev(ROOT_DEV); // 批注1
-
create_dev("/dev/root.old", Root_RAM0); // 批注2
-
/* mount initrd on rootfs' /root */
-
mount_block_root("/dev/root.old", root_mountflags & ~MS_RDONLY);
-
sys_mkdir("/old", 0700); // 批注3
-
root_fd = sys_open("/", 0, 0);
-
old_fd = sys_open("/old", 0, 0);
-
/* move initrd over / and chdir/chroot in initrd root */
-
sys_chdir("/root"); // 批注4
-
sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL);
-
sys_chroot(".");
-
-
/*
-
* In case that a resume from disk is carried out by linuxrc or one of
-
* its children, we need to tell the freezer not to wait for us.
-
*/
-
current->flags |= PF_FREEZER_SKIP;
-
-
pid = kernel_thread(do_linuxrc, "/linuxrc", SIGCHLD); // 批注5
-
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); // 批注6
-
sys_mount("/", ".", NULL, MS_MOVE, NULL);
-
/* switch root and cwd back to / of rootfs */
-
sys_fchdir(root_fd);
-
sys_chroot(".");
-
sys_close(old_fd);
-
sys_close(root_fd);
-
-
if (new_decode_dev(real_root_dev) == Root_RAM0) { // 批注7
-
sys_chdir("/old");
-
return;
-
}
-
-
ROOT_DEV = new_decode_dev(real_root_dev); // 批注8
-
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");
-
}
-
}
批注1:real_root_dev为一个全局变量,用来保存realfs的设备号。
批注2:调用mount_block_root将realfs加载到VFS的/root下。
批注3:提取rootfs的根文件描述符并将其保存到root_fd,资料中提及其用处就是在后续调用
sys_chroot到initrd的文件系统后,处理完init请求后,还能够再次切回到rootfs。
批注4:sys_chroot到initrd文件系统,前面已经挂载initrd到VFS的root目录下。
批注5:执行initrd中的linuxrc,并等待执行结束。
批注6:initrd执行结束后,切回到rootfs。
批注7:如果real_root_dev直接配置为Root_RAM0,也即直接使用直接使用initrd作为realfs,
改变当前目录到initrd中,并直接返回。
批注8:执行完Linuxrc后,realfs已经确定,则调用mount_root将realfs挂载到VFS的/root目录下,
并将当前的目录配置为VFS的/root。
再回过头来再看上面提到的init_post,该函数实际上是在Kernel_init中最后执行的函数
static noinline int init_post(void)
__releases(kernel_lock)
if (ramdisk_execute_command)
if (execute_command)
run_init_process("/sbin/init");
run_init_process("/etc/init");
run_init_process("/bin/init");
run_init_process("/bin/sh");
可以看到,在该函数的最后,以此会去搜索文件并执行ramdisk_execute_command、execute_command、/sbin/init、
/etc/init、/bin/init和/bin/sh,如果发现这些文件均不存在的话,则通过panic输出错误命令,并将当前的系统Halt在那里
大概总结一下流程:
内核会先创建一个基于内存的虚拟文件系统rootfs(和用什么机制无关);
根据采用的机制来挂载虚拟
文件系统,完成挂载真正文件系统前的工作;
挂载真正的文件系统;
执行最初的应用程序。