linux啟動流程二

想要了解核心的啟動過程，就需要檢視linux原始碼了(此文是基於linux 5.2)。檢視原始碼的過程中我們發現，核心的啟動是start_kernel()函式，它是位於init包下main.c檔案中的方法。

我們在此方法裡發現很多***_init的方法，也就是做一些初始化操作。

asmlinkage __visible void __init start_kernel
(void
)

初始化第乙個程序

我們知道linux系統中的所有程序都是通過父程序fork來的，那麼核心啟動時需要乙個祖先程序，這個程序我們稱之為0號程序，它是由set_task_stack_end_magic方法設定而來，set_task_stack_end_magic方法位於fock.c檔案中。

void
set_task_stack_end_magic
(struct task_struct *tsk)

引數init_task是乙個結構體，其定義在init_task.c檔案中，做一些結構體的填充。

struct task_struct init_task
#ifdef config_arch_task_struct_on_stack
__init_task_data
#endif
=

smp_processor_id是乙個巨集，在smp的情況下獲取cpu_id ，如果不是smp，那麼返回0。

vfs_caches_init()位於fs/dcache.c檔案中，用來初始化基於記憶體的檔案系統rootfs。

void __init vfs_caches_init
(void
)

vfs_caches_init()內會呼叫mnt_init()方法, mnt方法位於namespace.c中

void __init mnt_init
(void
)

mnt_init() 呼叫了 init_rootfs() 方法，此方法中會在vfs中註冊一種 struct file_system_type rootfs_fs_type 的型別。vfs (virtual file system) 存放著核心對外提供的介面。

此時0號程序初始化完成了

初始化第二個程序

start_kernel() 方法中的注釋我們發現，有乙個名叫 arch_call_rest_init() 的方法來做其餘初始化的事，實際呼叫的是rest_init()方法

noinline void __ref rest_init
(void
)

發現第12行pid = kernel_thread(kernel_init, null, clone_fs);此時會建立乙個程序，我們稱之為1號程序，此程序裡執行的是使用者程序即所有使用者態程序的祖先程序，當此程序進入使用者態後，會開枝散葉建立出很多子程序，形成一棵程序樹。

從核心態到使用者態

kernel_thread() 會呼叫 kernel_init 引數

static
int __ref kernel_init
(void
*unused)..
.if(!
try_to_run_init_process
("/sbin/init")||
!try_to_run_init_process
("/etc/init")||
!try_to_run_init_process
("/bin/init")||
!try_to_run_init_process
("/bin/sh"))
return0;
...}
///執行ramdisk
static noinline void __init kernel_init_freeable
(void
)///執行系統呼叫
static
intrun_init_process
(const
char
*init_filename)

從以上**可以看出，1號程序執行的是乙個檔案。run_init_process() 中執行了 do_execve() 。此方法會嘗試執行remdisk的』 /init '或普通檔案系統上的"sbin/init"、"/etc/init"、「/bin/init」、"/bin/sh"。不同版本的linux會選擇不同的檔案啟動，但是只要有乙個起來了就可以了。

那麼具體的執行流程是什麼？

//呼叫do_execve方法
intdo_execve
(struct filename *filename,
const
char __user *
const __user *__ar**,
const
char __user *
const __user *__envp)
;struct user_arg_ptr envp =
;return
do_execveat_common
(at_fdcwd, filename, ar**, envp,0)
;}//呼叫do_execveat_common
static
intdo_execveat_common
(int fd,
struct filename *filename,
struct user_arg_ptr ar**,
struct user_arg_ptr envp,
int flags)
//__do_execve_file 方法中  我們會發現執行了乙個二進位制檔案exec_binprm()
static
int__do_execve_file
(int fd,
struct filename *filename,
struct user_arg_ptr ar**,
struct user_arg_ptr envp,
int flags,
struct file *file)
//呼叫exec_binprm,此時又呼叫了search_binary_handler方法
static
intexec_binprm
(struct linux_binprm *bprm)
return ret;
}//檢視search_binary_handler,我們會發現有乙個名為linux_binfmt的結構體
intsearch_binary_handler
(struct linux_binprm *bprm)
return retval;
}//結構體linux_binfmt，定義了二進位制檔案
struct linux_binfmt  __randomize_layout;
static
struct linux_binfmt elf_format =
;//load_elf_binary 載入elf檔案
static
intload_elf_binary
(struct linux_binprm *bprm)
//開啟位於/arch/x86/kernel/process_32.c檔案
void
start_thread
(struct pt_regs *regs,
unsigned
long new_ip,
unsigned
long new_sp)
export_symbol_gpl
(start_thread)
;

tip:

elf(executable and linkable format，可執行與可鏈結格式)是linux中的常用格式

最後我們會發現 start_thread把所有暫存器狀態都設定成了_user_xx, 也就是將**段cs設定成了_user_cs 將資料段的ds設定成了__user_ds, 指令指標暫存器ip和棧指標暫存器sp都做了重置，即此函式的作用是儲存暫存器

force_iret是從系統呼叫中返回，即下一條指令是從使用者態開始執行了。

進入到使用者態之後就需要執行 remdisk 上的/init 載入儲存裝置的驅動，有了驅動就可以設定真正的根檔案系統了。接下來remdisk 上的/init 會啟動檔案系統上的init

初始化2號程序

當系統進入使用者態之後，就也就是有了所有程序的祖程序，接下來就需要乙個核心態的程序來統一管理核心態了這個程序我們稱之為2號程序。

在main.c 檔案中

noinline void __ref rest_init
(void
)

上述**中，我們知道kernel_thread()是用來建立程序的，那麼引數kthreadd 就是用來建立2號程序的了。

kthreadd負責所有核心態的執行緒的排程和管理，是核心態所有執行緒執行的祖先。

ok，啟動流程大體上就是這樣了。

linux啟動流程 二

linux啟動流程

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