Mandrake9.0的启动过程(从init开始)(一)

　　以阅读源代码的方式研究 linux的启动过程，是我早已有之的心愿。今天总算是开工了。由于理解系统初始化过程要有汇编的基础，所以我只好先从init开始。
　　init的源代码在/usr/src/linux-2.4.19-9mdk/init目录下，在这个目录下共有三个文件do_mounts.c、main.c和version.c。其中main.c就是init进程的源代码。这段代码并不长，只有640行。
　　首先用ctags -x main.c 生成一个tags文件，用vi 打开后，可以看到各个函数的索引：
　　LPS_PREC macro 183 main.c #define LPS_PREC 8
　　MAX_INIT_ARGS macro 125 main.c #define MAX_INIT_ARGS 8
　　MAX_INIT_ENVS macro 126 main.c #define MAX_INIT_ENVS 8
　　__KERNEL_SYSCALLS__ macro 12 main.c #define __KERNEL_SYSCALLS__
　　argv_init variable 135 main.c static char *
　　argv_init[MAX_INIT_ARGS+2] = { "init", NULL, };
　　calibrate_delay function 185 main.c void __init
　　calibrate_delay(void)
　　checksetup function 160 main.c static int __init
　　checksetup(char *line)
　　child_reaper variable 498 main.c struct task_struct
　　*child_reaper = &init_task;
　　cols variable 131 main.c int rows, cols;
　　debug_kernel function 226 main.c static int __init
　　debug_kernel(char *str)
　　do_basic_setup function 521 main.c static void __init
　　do_basic_setup(void)
　　do_initcalls function 500 main.c static void __init
　　do_initcalls(void)
　　envp_init variable 136 main.c char *
　　envp_init[MAX_INIT_ENVS+2] = { "HOME=/", "TERM=linux", NULL, };
　　execute_command variable 133 main.c char *execute_command;
　　gr_setup function 148 main.c static int __init
　　gr_setup(char *str)
　　init function 603 main.c static int init(void
　　*unused)
　　loops_per_jiffy variable 178 main.c unsigned long
　　loops_per_jiffy = (1<<12);
　　parse_options function 254 main.c static void __init
　　parse_options(char *line)
　　profile_setup function 138 main.c static int __init
　　profile_setup(char *str)
　　quiet_kernel function 234 main.c static int __init
　　quiet_kernel(char *str)
　　rest_init function 389 main.c static void rest_init(void)
　　rows variable 131 main.c int rows, cols;
　　smp_init function 349 main.c static void __init
　　smp_init(void)
　　smp_init function 361 main.c static void __init
　　smp_init(void)
　　smp_init macro 354 main.c #define smp_init() do { }
　　while (0)
　　start_kernel function 401 main.c asmlinkage void __init
　　start_kernel(void)
　　wait_init_idle variable 344 main.c unsigned long
　　wait_init_idle;
　　有了这个索引后，查找函数就方便了。再用vi 打开main.c，找到init函数，如下：
　　源码:-------------------------------------------------------
　　static int init(void * unused)
　　{
　　lock_kernel();
　　do_basic_setup();
　　prepare_namespace();
　　#ifdef CONFIG_GRKERNSEC
　　grsecurity_init();
　　#endif
　　/*
　　 * Ok, we have completed the initial bootup, and
　　 * we're essentially up and running. Get rid of the
　　 * initmem segments and start the user-mode stuff..
　　 */
　　free_initmem();
　　unlock_kernel();
　　if (open("/dev/console", O_RDWR, 0) < 0)
　　printk("Warning: unable to open an initial console.\n");
　　(void) dup(0);
　　(void) dup(0);
　　/*
　　 * We try each of these until one suclearcase/" target="_blank" >cceeds.
　　 *
　　 * The Bourne shell can be used instead of init if we are
　　 * trying to recover a really broken machine.
　　 */
　　if (execute_command)
　　execve(execute_command,argv_init,envp_init);
　　execve("/sbin/init",argv_init,envp_init);
　　execve("/etc/init",argv_init,envp_init);
　　execve("/bin/init",argv_init,envp_init);
　　execve("/bin/sh",argv_init,envp_init);
　　panic("No init found. Try passing init= option to kernel.");
　　-----------------------------------------------------------
　　在源代码中，可以看到很多如同#ifdef
　　CONFIG_GRKERNSEC的宏定义，这些宏定义可以在/usr/src/linux-2.4.19-9mdk/目录下的.config文件中找到。用vi
　　查看.config文件中的宏定义，发现"# CONFIG_GRKERNSEC is not
　　set"，也就是没有定义，因此，这个宏定义可以不管它。先来看执行流程。
　　一、do_basic_setup()函数
　　init进程第一个执行的函数是lock_kernel()，这个函数在很多内核的源代码中都有，但我没有找到它的函数定义，只好放弃。
　　第二个执行的函数就是do_basic_setup()，这个函数的内容如下：
　　源码:-------------------------------------------------------
　　/*
　　 * Ok, the machine is now initialized. None of the devices
　　 * have been touched yet, but the CPU subsystem is up and
　　 * running, and memory and process management works.
　　 *
　　 * Now we can finally start doing some real work..
　　 */
　　static void __init do_basic_setup(void)
　　{
　　/*
　　 * 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.
　　 */
　　child_reaper = current;
　　
　　#if defined(CONFIG_MTRR)/* Do this after SMP initialization */
　　/*
　　 * We should probably create some architecture-dependent "fixup after
　　 * everything is up" style function where this would belong better
　　 * than in init/main.c..
　　 */
　　mtrr_init();
　　#endif /*mtrr(Memory Type Range Register)是Inter P6系列处理器用来控制处理器读写内存范围的。*/
　　#ifdef CONFIG_SYSCTL
　　sysctl_init();
　　#endif/* 对/proc文件系统和sysctl()系统调用相关部分进行初始化*/
　　/*
　　 * Ok, at this point all CPU's should be initialized, so
　　 * we can start looking into devices..
　　 */
　　#if defined(CONFIG_ARCH_S390)
　　s390_init_machine_check();
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_PCI
　　pci_init();
　　#endif /* 初始化PCI总线 */
　　#ifdef CONFIG_SBUS
　　sbus_init();
　　#endif
　　#if defined(CONFIG_PPC)
　　ppc_init();
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_MCA
　　mca_init();
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_ARCH_ACORN
　　ecard_init();
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_ZORRO
　　zorro_init();
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_DIO
　　dio_init();
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_NUBUS
　　nubus_init();
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_ISAPNP
　　isapnp_init();
　　#endif /* 对ISA总线即插即用初始化 */
　　#ifdef CONFIG_TC
　　tc_init();
　　#endif
　　
　　/* Networking initialization needs a process context */
　　sock_init(); /* 初始化网络协议栈 */
　　
　　start_context_thread();
　　do_initcalls();
　　#ifdef CONFIG_IRDA
　　irda_proto_init();
　　irda_device_init(); /* Must be done after protocol initialization */
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_PCMCIA
　　init_pcmcia_ds();/* Do this last */
　　#endif
　　}
　　------------------------------------------------------------
　　很明显，这段代码是用来进行对系统初始化的。开头的一段注释告诉我们，系统硬件此时只有cpu子系统在运转，内存管理和进程管理也开始工作了。接下来，就是对硬件的初始化。
　　这一部分与硬件密切相关，在编译核心时，将根据配置文件.config来编译相应的部分。用vi查看.config文件，发现定义的项目如下：
　　CONFIG_MTRR=y
　　CONFIG_SYSCTL=y
　　CONFIG_PCI=y
　　# CONFIG_PCI_GOBIOS is not set
　　# CONFIG_PCI_GODIRECT is not set
　　CONFIG_PCI_GOANY=y
　　CONFIG_PCI_BIOS=y
　　CONFIG_PCI_DIRECT=y
　　CONFIG_PCI_NAMES=y
　　CONFIG_PCI_HERMES=m
　　# CONFIG_SBUS is not set
　　# CONFIG_MCA is not set
　　CONFIG_ISAPNP=y
　　CONFIG_TCIC=y
　　CONFIG_TC35815=m
　　CONFIG_IRDA=m
　　CONFIG_IRDA_ULTRA=y
　　CONFIG_IRDA_CACHE_LAST_LSAP=y
　　CONFIG_IRDA_FAST_RR=y
　　# CONFIG_IRDA_DEBUG is not set
　　CONFIG_PCMCIA=m
　　CONFIG_PCMCIA_AHA152X=m
　　CONFIG_PCMCIA_FDOMAIN=m
　　CONFIG_PCMCIA_NINJA_SCSI=m
　　CONFIG_PCMCIA_QLOGIC=m
　　CONFIG_PCMCIA_HERMES=m
　　CONFIG_PCMCIA_3C589=m
　　CONFIG_PCMCIA_3C574=m
　　CONFIG_PCMCIA_FMVJ18X=m
　　CONFIG_PCMCIA_PCNET=m
　　CONFIG_PCMCIA_AXNET=m
　　CONFIG_PCMCIA_NMCLAN=m
　　CONFIG_PCMCIA_SMC91C92=m
　　CONFIG_PCMCIA_XIRC2PS=m
　　CONFIG_PCMCIA_IBMTR=m
　　CONFIG_PCMCIA_XIRCOM=m
　　CONFIG_PCMCIA_XIRTULIP=m
　　CONFIG_PCMCIA_RAYCS=m
　　CONFIG_PCMCIA_NETWAVE=m
　　CONFIG_PCMCIA_WAVELAN=m
　　CONFIG_PCMCIA_WVLAN=m
　　CONFIG_PCMCIA_SERIAL_CS=m
　　呵呵，这样一看，mandrake缺省配置的东西真不少，就连我根本用不上的IRDA和PCMCIA都编译成模块了。有了这些代码后，在开机时，就会看到这些启动信息：
　　[root@c4 linux-2.4.19-9mdk]#dmesg
　　......
　　mtrr: v1.40 (20010327) Richard Gooch (rgooch@atnf.csiro.au)
　　mtrr: detected mtrr type: Intel
　　PCI: PCI BIOS revision 2.10 entry at 0xfdb81, last bus=3
　　PCI: Using configuration type
　　PCI: Probing PCI hardware
　　Unknown bridge resource 0: assuming transparent
　　PCI: Using IRQ router PIIX [8086/2440] at 00:1f.0
　　isapnp: Scanning for PnP cards...
　　isapnp: No Plug & Play device found
　　Linux NET4.0 for Linux 2.4
　　......
　　二、prepare_namespace()函数
　　接下来要执行的是prepare_namespace()函数。这个函数在/usr/src/linux-2.4.19-9mdk/init/do_mounts.c文件中。内容如下：
　　源码:-------------------------------------------------------
　　/*
　　 * Prepare the namespace - decide what/where to mount, load ramdisks, etc.
　　 */
　　void prepare_namespace(void)
　　int is_floppy = MAJOR(ROOT_DEV) == FLOPPY_MAJOR;
　　#ifdef CONFIG_ALL_PPC
　　extern void arch_discover_root(void);
　　arch_discover_root();
　　#endif /* CONFIG_ALL_PPC */
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
　　if (!initrd_start)
　　mount_initrd = 0;
　　real_root_dev = ROOT_DEV;
　　#endif
　　sys_mkdir("/dev", 0700);
　　sys_mkdir("/root", 0700);
　　sys_mknod("/dev/console", S_IFCHR|0600, MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 1));
　　#ifdef CONFIG_DEVFS_FS
　　sys_mount("devfs", "/dev", "devfs", 0, NULL);
　　do_devfs = 1;
　　#endif
　　create_dev("/dev/root", ROOT_DEV, NULL);
　　if (mount_initrd) {
　　if (initrd_load() && ROOT_DEV != MKDEV(RAMDISK_MAJOR, 0)) {
　　handle_initrd();
　　goto out;
　　}
　　} else if (is_floppy && rd_doload && rd_load_disk(0))
　　ROOT_DEV = MKDEV(RAMDISK_MAJOR, 0);
　　mount_root();
　　out:
　　sys_umount("/dev", 0);
　　sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL);
　　sys_chroot(".");
　　mount_devfs_fs ();
　　}
　　------------------------------------------------------------
　　这段代码主要是决定根设备安装在那儿，在中间要处理一下RAM disk并判断是不是软盘启动的。
　　。RAM主要用来在核心安装根文件系统之前，预先装入一些模块。如果在lilo中指定了一个initrd.img映像文件，则内核在安装根设备之前，把它装上，否则正常安装根设备。
　　三、转入用户态运行
　　在完成初始化后，系统接着执行free_initmem()，将初始化过程中使用的内在释放。然后执行unlock_kernel()，这个函数想必就是前面lock_kernel()的逆操作了。然后以可读可写方式打开一个控制台设备。并复制两个文件描述符。
　　最后，init检查是否有给定的指今，如果没有，则按顺序检查是否存在/sbin/init、/etc/init、/bin/init和/bin/sh等文件，如果存在，则跳转执行相应和程序。一般情况下，系统都会启动/sbin/init程序，从此以后创建的进程都会在用户态运行。下一步的系统启动过程，也由/sbin/init来接着完成。

原文转自：http://www.ltesting.net