=5内核启动流程之(init_post())[在rest_init()中被调用]

韦东山342页

init进程是由内核启动的第一个(也是唯一一个)用户进程(进程号ID=1)，它根据配置文件决定启动哪些程序，比如执行某些脚本、启动shell、运行用户指定的程序等。Init进程是后续所有进程的发起者，也是后续进程的父进程。比如在init进程启动/bin/sh程序后，才能够在控制台上输入各种命令。

init进程的执行程序通常是/sbin/init程序，上面讲述的init进程的作用只不过是/sbin/init 这个程序的功能。我们完全可以编写自己的/sbin/init，或者传入命令行参数“init=xxxxx”指定某个程序作为init进程运行。

一般而言，在Linux系统有两种init程序：BSD init和System V init。BSD和System V 是两种版本的UNIX系统。这两种init程序各有优缺点，现在大多Linux的发行版本使用System V init。但是在嵌入式领域，通常使用BusyBox集成的init程序，下面基于它进行讲解。【busybox-1.7.0也是一套源码树，进入后可以执行make menuconfig调用Config.in文件进行配置，然后便已安装到指定的目录下[你做的根文件系统目录]。】

1 内核如何启动init进程[第771行---第774行来个四选一]

内核启动的最后一步就是启动init进程，代码在[busybox-1.7.0/init/main.c]文件中，如下所示：顺便罗列一下内核启动流程：

/arch/arm/boot/compressed/head.S：

Start:

Decompressed_kernel()//位于/arch/arm/boot/compressed/misc.c[解压缩内核]

Call_kernel()

Stext:

/init/main.c

Start_kernel()

Setup_arch()

…

Rest_init()

Init()

Do_basic_setup()

Prepare_namespace()

看到了这里，我已激动得说不出话了，因为来到我与挂载根文件系统最重要的接口函数。

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)【第756行】printk(KERN_W ARNING "Warning: unable to open an initial console.\n");

(void) sys_dup(0);【第759行】

(void) sys_dup(0);【第760行】

current->signal->flags |= SIGNAL_UNKILLABLE;

if (ramdisk_execute_command) {

run_init_process(ramdisk_execute_command); 【第763行】

printk(KERN_W ARNING "Failed to execute %s\n",ramdisk_execute_command);

}

if (execute_command) {【重要的知识点，请看文章最后紫色部分。】

run_init_process(execute_command);

printk(KERN_W ARNING "Failed to execute %s. Attempting ""defaults...\n",

execute_command);

}

run_init_process("/sbin/init");

【run_init_process()实现代码在/init/main.c中韦东山344也】

【执行/sbin/init时，它的环境参数为”HOME=/”、”TERM=linux”】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.");【没有发现初始化命令，你

可以通过控制台传入“init=XXX”命令。这不是内核启动终点，init_post()函数是

被rest_init()函数调用的。】

}

上面代码并不复杂，其中的run_init_process函数使用它的参数所指定的程序来创建一个用户进程。但需要注意，一旦run_init_process函数创建进程成功，他将不会返回。

解析内核启动init进程的过程如下：

（1）打开标准输入文件(stdin)、标准输出文件(stdout)、标准错误文件(stderr)，它们对应的文件描述符分别为0、1、2。所谓标准输入就是在程序中使用scanf()、

fscanf(stdin,…)获取数据时，从哪个文件(文件)读取数据；标准输出、标准错误

都是输出设备，前者对应printf()、fprintf(stdout,…)，后者对应fprint(stderr,…)。

第756行尝试打开/dev/console设备文件，如果成功，它就是init进程标准输

入设备。

【前提：制作的minirootfs必须含有该设备文件，否则打不开控制台】

第759、760行，将文件描述符0复制给文件描述符1、2，所以标准输入、标

准输出、标准错误都对应同一个文件(设备)。

在移植Linux内核时，如果发现打印信息“Warning：unable to open an initial

console.”，其原因大多是：根文件系统虽然被正确挂载了，但是里面的内容不

正确，要么是没有/dev/console这个设备文件，要么它没有对应的设备。

（2）如果ramdisk_execute_command变量指定了要运行的程序，启动它。

ramdisk_execute_command的取值（代码也在init/main.c）分三种情况。

1：如果命令行参数中制定了“rdinit=…”，则ramdisk_execute_command等于这

个参数指定的程序。【命令行指的是.config文件中CMDLINE=】

2：否则，如果/init程序存在，ramdisk_execute_command就等于“/init”。

3：否则，ramdisk_execute_command为空。

本书指定的命令行没有设备“rainit=…”，根文件系统中也没有/init程序，所以

ramdisk_execute_command为空。【安装busybox时会在/sbin目录下生成init文

件，也韦东山不一样哦！】

【第763行：】run_init_process()函数会根据参数指定的程序来创建一个用户进

程，参数是路径。

（3）如果execute_command变量指定了要运行的程序，启动它。

如果命令行参数中制定了“init=…”，则execute_command等于这个参数指定的

程序，否则为空。韦东山使用的命令行CMDLINE没有设定“init=…”。

【一般情况下设定CMDLINE中init=linuxrc，你可以打开看看。】（4）依次尝试执行/sbin/init、/etc/init、/bin/init、/bin/sh。

安装busybox后，/sbin/init在我们的根文件系统中是存在的，所以init进程使用

的就是/sbin/init。从此系统控制权交给/sbin/init，不再返回init_post函数。

【这还不是内核启动终点哦，你可以打开看看init文件，它是个链接文件，链

接到/bin/busybox可执行程序。】

2→BusyBox的init进程的启动进程

BusyBox init程序对应的代码在[busybox-1.7.0/init/init.c中]，先概述其启动流程，再结合/etc/inittab文件讲述init进程的启动流程。

开始(busybox-1.7.0/init/init.c)→设置信号处理函数→初始化控制台→解析inittab→执行inittab的SYSINIT命令→执行inittab的W AIT命令→执行inittab的ONCE命令→执行inittab 的RESPAWN命令→执行inittab的ASKFIRST命令→检测RESPAWN命令和ASKFIRST命令，如果有退出的则重新执行。[以上是init_main.c函数内容]

以上流程中与根文件系统构建关系密切的是控制台的初始化，对inittab文件的解释及执行。

内核启动init进程时已经打开“/dev/console”设备作为控制台，一般情况下busybox的init程序就使用/dev/console。但是如果内核启动init进程的同时设置了环境变量CONSOLE 或console，则使用环境变量指定的设备。[方法一：在编译内核前修改内核源码树下.config 文件的CMDLINE参数，指定console=ttySCA0等；方法二：通过bootloader添加环境变量，在启动内核时传递给内核。]在busybox的init程序中还会检测这个设备是否可以打开，如果打不开就是用“/dev/null”。【我明白了为啥国嵌视频制作根文件系统时要在/dev目录下建立两个设备文件(ttySCA0和null)了。】

Busybox的init进程只是作为其它进程的发起者和控制着，并不需要控制台与用户交互，所以init进程会把它关掉，系统启动后运行命令“ls /proc/1/fd”可以看到该目录为空。【补充知识：ls /proc/1/fd是查看Proc文件系统的1号进程的fd文件，其中fs文件表示“一个包含所有文件描述符的目录”】init进程创建其他子进程时，如果没有在/etc/inittab文件中指明它的控制台，则使用当前确定的控制台。【看来initab就是进程管理的“基本”喽！】/etc/inittab文件的相关文档和示例代码都在busybox-1.7.0//examples/inittab文件里。如果/etc/inittab文件存在，busybox就去解析它，然后按照它的指示创建各种子进程；否则使用默认的配置创建子进程。

/etc/inittab文件中每个条目用来定义一个子进程，并确定它的启动方法，格式如下：:::

举例：ttySAC0::askfirst:-/bin/sh

表示这个进程要使用的控制台(即标准输入、标准输出、标准错误设备)，如果省略，则等同init进程的控制台。

运行级别，也是System V init和BSD init的区别之一，对于busybox程序而言，这个字段没有意义，可以省略。

表示init进程想如何控制这个子进程，可取8种值，如下图：

这个程序称为“交互式”的。

在/etc/inittab文件的控制下，init进程的行为总结为如下：

1=在系统启动前期，init进程先启动为sysinit、wait、once的三类子进程。

2=在系统正常运行期间，init进程首先启动为respawn、askfirst的两类子进程，并监视它们，发现某个子进程退出时重新启动它。

3=在系统退出时，执行为shutdown、restart、ctraltdel的三类子进程（之一或全部）。

如果根文件系统里没有/etc/inittab文件，busybox init程序将使用如下默认的inittab条目。::sysinit:/etc/init.d/rcS

::askfirst:/bin/sh

tty2::askfirst:/bin/sh

tty3::askfirst:/bin/sh

tty4::askfirst:/bin/sh

::ctraltdel:/sbin/reboot

::shutdown:/sbin/swapoff –a

::shutdown:/bin/umount –a –r

::restart:/sbin/init

看一个/etc/inittab的实例吧！

仿照busybox的examples/inittab文件，创建一个inittab文件，内容如下：

/etc/inittab

::sysinit:/etc/init.d/rcS【这是init进程启动的第一个子进程，他是一个脚本，可以在里面指定用户想要执行的操作，比如挂接其他文件系统、配置网络等】【rcS是一个脚本文件，可以在里面添加自动执行命令。具体能干那些事请看韦东山根文件系统制作过程之/etc/init.d/rcS 文件的构建，韦东山354页】

::askfirst:/bin/sh【启动shell，以下为控制台】

::ctraltdel:/sbin/reboot【控制台不能输入这个组合键】

::shutdown:/bin/umount –a –r【重启，关机前执行的程序】

【出现在init_post()函数中766行】

if (execute_command) {

run_init_process(execute_command);【检测内核命令行参数的init=有木有】

printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s. Attempting "

"defaults...\n", execute_command);

}

run_init_process("/sbin/init");【依次寻找三个init文件】

run_init_process("/etc/init");

run_init_process("/bin/init");

run_init_process("/bin/sh");【都没有就运行sh解析器，等待用户输入init=命令吧！】panic("No init found. Try passing init= option to kernel.");

即系统会按照上述顺序，逐次运行作为init的进程。当有任何一个进程被成功运行时，run_init_process()函数将不再返回。全局字符数组execute_command保存了从系统启动命令行中传递的init参数。例如，系统启动参数包括init=/linuxrc，如果根文件系统中存在文件/linuxrc，则它将被作为init进程的首选。