[Linux內核完全剖析]第七章 初始化程序(init)總結

系統初始化程序init/main.c主要功能是對系統進行初始化，並切換到用戶模式下執行登錄程序。
主要步驟如下：
1、系統初始化部分：

// init/main.c void main(void) // 前面代碼略，以下是內核進行所有方面的初始化工作。 mem_init (main_memory_start, memory_end); trap_init (); // 陷阱門（硬件中斷向量）初始化。（kernel/traps.c，181 行） blk_dev_init (); // 塊設備初始化。 （kernel/blk_dev/ll_rw_blk.c，157 行） chr_dev_init (); // 字符設備初始化。 （kernel/chr_dev/tty_io.c，347 行） tty_init (); // tty 初始化。 （kernel/chr_dev/tty_io.c，105 行） time_init (); // 通過讀取CMOS設置開機啓動時間 startup_time（見76 行）。 sched_init (); // 調度程序初始化(加載了任務0 的tr, ldtr) （kernel/sched.c，385） buffer_init (buffer_memory_end); // 緩衝管理初始化，建內存鏈表等。（fs/buffer.c，348） hd_init (); // 硬盤初始化。 （kernel/blk_dev/hd.c，343 行） floppy_init (); // 軟驅初始化。 （kernel/blk_dev/floppy.c，457 行） sti (); // 所有初始化工作都做完了，開啓中斷。

2、然後是切換到用戶層（即idle進程），並使用fork系統調用來生成init進程，idle則循環使用pause()進入進程調度。

// include/asm/system.h // 切換到用戶模式運行。 // 該函數利用iret 指令實現從內核模式切換到用戶模式（初始任務0）。 #define move_to_user_mode() / __asm__ ( "movl %%esp,%%eax/n/t" / // 保存堆棧指針esp 到eax 寄存器中。 "pushl $0x17/n/t" / // 首先將堆棧段選擇符(SS)入棧。 "pushl %%eax/n/t" / // 然後將保存的堆棧指針值(esp)入棧。 "pushfl/n/t" / // 將標誌寄存器(eflags)內容入棧。 "pushl $0x0f/n/t" / // 將內核代碼段選擇符(cs)入棧。 "pushl $1f/n/t" / // 將下面標號1 的偏移地址(eip)入棧。 "iret/n" / // 執行中斷返回指令，則會跳轉到下面標號1 處。 "1:/tmovl $0x17,%%eax/n/t" / // 此時開始執行任務0， "movw %%ax,%%ds/n/t" / // 初始化段寄存器指向本局部表的數據段。 "movw %%ax,%%es/n/t" "movw %%ax,%%fs/n/t" "movw %%ax,%%gs":::"ax") // init/main.c void main(void) // 下面過程通過在堆棧中設置的參數，利用中斷返回指令切換到任務0。 move_to_user_mode (); // 移到用戶模式。 （include/asm/system.h，第1 行） if (!fork ()) { /* we count on this going ok */ init (); } for(;;) pause();

3、fork出來的新進程調用init()函數執行shell以及登錄程序

//init/main.c static char *argv_rc[] = {"/bin/sh", NULL}; // 調用執行程序時參數的字符串數組。 static char *envp_rc[] = {"HOME=/", NULL}; // 調用執行程序時的環境字符串數組。 static char *argv[] = {"-/bin/sh", NULL}; // 作爲登錄shell的argv static char *envp[] = {"HOME=/usr/root", NULL}; void init (void) { int pid, i; // 讀取硬盤參數包括分區表信息並建立虛擬盤和安裝根文件系統設備。 // 對應函數是sys_setup()，在kernel/blk_drv/hd.c,71 行。 setup ((void *) &drive_info); (void) open ("/dev/tty0", O_RDWR, 0)； // 返回的句柄號0 -- stdin 標準輸入設備。 (void) dup (0); // 複製句柄，產生句柄1 號 -- stdout 標準輸出設備。 (void) dup (0); // 複製句柄，產生句柄2 號 -- stderr 標準出錯輸出設備。 printf ("%d buffers = %d bytes buffer space/n/r", NR_BUFFERS, NR_BUFFERS * BLOCK_SIZE);// 打印緩衝區塊數和總字節數，每塊1024 字節。 printf ("Free mem: %d bytes/n/r", memory_end - main_memory_start); //空閒內存字節數。 //下面的子程序執行/etc/rc腳本來初始化用戶態環境 if (!(pid = fork ())) { close (0); if (open ("/etc/rc", O_RDONLY, 0)) _exit (1); // 如果打開文件失敗，則退出(/lib/_exit.c,10)。 execve ("/bin/sh", argv_rc, envp_rc); // 裝入/bin/sh 程序並執行。 _exit (2); // 若execve()執行失敗則退出(出錯碼2,“文件或目錄不存在”)。 } // 父進程執行，循環等待等待子進程運行完畢。 if (pid > 0) while (pid != wait (&i)); // 循環執行並等待登錄進程。 while (1) { if ((pid = fork ()) < 0) { printf ("Fork failed in init/r/n"); continue; } //子進程，登錄進程 if (!pid) { close (0); close (1); close (2);// 關閉文件描述符 setsid ();// 設置會話 (void) open ("/dev/tty0", O_RDWR, 0); (void) dup (0); (void) dup (0);//設置文件描述符和中斷關聯 _exit (execve ("/bin/sh", argv, envp));//執行登錄屬性的shell } //父進程,循環等待子進程退出 while (1) if (pid == wait (&i)) break; printf ("/n/rchild %d died with code %04x/n/r", pid, i); sync (); } _exit (0); /* NOTE! _exit, not exit() */ }

4、系統完成了初始化過程，進入shell程序繼續執行。
注意：init進程（進程1）是從idle進程（進程0）中fork出來，init繼承了idle的代碼、數據空間、堆棧、文件描述符等等。但由於直接從內核切換出來的idle進程沒有寫時複製技術，所以這兩個進程共享了上述內容。爲了確保數據不發生混亂，idle進程對堆棧不進行任何操作，即沒有函數調用。所以在move_to_user()宏調用之後進入idle進程開始，整個idle進程使用了宏的fork(),pause()作爲替換。