Linux內(nèi)核啟動(dòng)流程
arch/arm/kernel/head-armv.S
該文件是內(nèi)核最先執(zhí)行的一個(gè)文件,包括內(nèi)核入口ENTRY(stext)到start_kernel間的初始化代碼,主要作用是檢查CPU ID, Architecture Type,初始化BSS等操作,并跳到start_kernel函數(shù)。在執(zhí)行前,處理器應(yīng)滿足以下?tīng)顟B(tài):
r0 - should be 0
r1 - unique architecture number
MMU - off
I-cache - on or off
D-cache – off
/* 部分源代碼分析 */
/* 內(nèi)核入口點(diǎn) */
ENTRY(stext)
/* 程序狀態(tài),禁止FIQ、IRQ,設(shè)定SVC模式 */
mov r0, #F_BIT | I_BIT | MODE_SVC@ make sure svc mode
/* 置當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器 */
msr cpsr_c, r0 @ and all irqs disabled
/* 判斷CPU類型,查找運(yùn)行的CPU ID值與Linux編譯支持的ID值是否支持 */
bl __lookup_processor_type
/* 跳到__error */
teq r10, #0 @ invalid processor?
moveq r0, #'p' @ yes, error 'p'
beq __error
/* 判斷體系類型,查看R1寄存器的Architecture Type值是否支持 */
bl __lookup_architecture_type
/* 不支持,跳到出錯(cuò) */
teq r7, #0 @ invalid architecture?
moveq r0, #'a' @ yes, error 'a'
beq __error
/* 創(chuàng)建核心頁(yè)表 */
bl __create_page_tables
adr lr, __ret @ return address
add pc, r10, #12 @ initialise processor
/* 跳轉(zhuǎn)到start_kernel函數(shù) */
b start_kernel
5. start_kernel()函數(shù)分析
下面對(duì)start_kernel()函數(shù)及其相關(guān)函數(shù)進(jìn)行分析。
5.1 lock_kernel()
/* Getting the big kernel lock.
* This cannot happen asynchronously,
* so we only need to worry about other
* CPU's.
*/
extern __inline__ void lock_kernel(void)
{
if (!++current->lock_depth)
spin_lock(&kernel_flag);
}
kernel_flag 是一個(gè)內(nèi)核大自旋鎖,所有進(jìn)程都通過(guò)這個(gè)大鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)向內(nèi)核態(tài)的遷移。只有獲得這個(gè)大自旋
鎖的處理器可以進(jìn)入內(nèi)核,如中斷處理程序等。在任何一對(duì) lock_kernel/unlock_kernel函數(shù)里至多可以有一個(gè)程序占用CPU。 進(jìn)程的lock_depth成員初始化為-1,在 kerenl/fork.c文件中設(shè)置。在它小于0時(shí)
(恒為 -1),進(jìn)程不擁有內(nèi)核鎖;當(dāng)大于或等于0時(shí),進(jìn)程得到內(nèi)核鎖。
5.2 setup_arch()
setup_arch()函數(shù)做體系相關(guān)的初始化工作,函數(shù)的定義在arch/arm/kernel/setup.c文件中,主
要涉及下列主要函數(shù)及代碼。
5.2.1 setup_processor()
該函數(shù)主要通過(guò)
for (list = &__proc_info_begin; list < &__proc_info_end ; list++)
if ((processor_id & list->cpu_mask) == list->cpu_val)
break;
這樣一個(gè)循環(huán)來(lái)在.proc.info段中尋找匹配的processor_id,processor_id在head_armv.S文件
中設(shè)置。
5.2.2 setup_architecture(machine_arch_type)
該函數(shù)獲得體系結(jié)構(gòu)的信息,返回mach-xxx/arch.c 文件中定義的machine結(jié)構(gòu)體的指針,包含以下內(nèi)容
MACHINE_START (xxx, “xxx”)
MAINTAINER ("xxx"
BOOT_MEM (xxx, xxx, xxx)
FIXUP (xxx)
MAPIO (xxx)
INITIRQ (xxx)
MACHINE_END
5.2.3內(nèi)存設(shè)置代碼
if (meminfo.nr_banks == 0)
{
meminfo.nr_banks = 1;
meminfo.bank[0].start = PHYS_OFFSET;
meminfo.bank[0].size = MEM_SIZE;
}
meminfo結(jié)構(gòu)表明內(nèi)存情況,是對(duì)物理內(nèi)存結(jié)構(gòu)meminfo的默認(rèn)初始化。 nr_banks指定內(nèi)存塊的數(shù)量,
bank指定每塊內(nèi)存的范圍,PHYS _OFFSET指定某塊內(nèi)存塊的開(kāi)始地址,MEM_SIZE指定某塊內(nèi)存塊長(zhǎng)度。
PHYS _OFFSET和MEM_SIZE都定義在include/asm-armnommu/arch-XXX/memory.h文件中,其中
PHYS _OFFSET是內(nèi)存的開(kāi)始地址,MEM_SIZE就是內(nèi)存的結(jié)束地址。這個(gè)結(jié)構(gòu)在接下來(lái)內(nèi)存的初始化代碼中
起重要作用。
5.2.4 內(nèi)核內(nèi)存空間管理
init_mm.start_code = (unsigned long) &_text; 內(nèi)核代碼段開(kāi)始
init_mm.end_code = (unsigned long) &_etext; 內(nèi)核代碼段結(jié)束
init_mm.end_data = (unsigned long) &_edata; 內(nèi)核數(shù)據(jù)段開(kāi)始
init_mm.brk = (unsigned long) &_end; 內(nèi)核數(shù)據(jù)段結(jié)束
每一個(gè)任務(wù)都有一個(gè)mm_struct結(jié)構(gòu)管理其內(nèi)存空間,init_mm 是內(nèi)核的mm_struct。其中設(shè)置成員變量
* mmap指向自己, 意味著內(nèi)核只有一個(gè)內(nèi)存管理結(jié)構(gòu),設(shè)置 pgd=swapper_pg_dir,
swapper_pg_dir是內(nèi)核的頁(yè)目錄,ARM體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)核頁(yè)目錄大小定義為16k。init_mm定義了整個(gè)內(nèi)核的
內(nèi)存空間,內(nèi)核線程屬于內(nèi)核代碼,同樣使用內(nèi)核空間,其訪問(wèn)內(nèi)存空間的權(quán)限與內(nèi)核一樣。
5.2.5 內(nèi)存結(jié)構(gòu)初始化
bootmem_init (&meminfo)函數(shù)根據(jù)meminfo進(jìn)行內(nèi)存結(jié)構(gòu)初始化。bootmem_init(&meminfo)函數(shù)中調(diào)
用 reserve_node_zero(bootmap_pfn, bootmap_pages) 函數(shù),這個(gè)函數(shù)的作用是保留一部分內(nèi)存使之
不能被動(dòng)態(tài)分配。這些內(nèi)存塊包括:
reserve_bootmem_node(pgdat, __pa(&_stext), &_end - &_stext); /*內(nèi)核所占用地址空間*/
reserve_bootmem_node(pgdat, bootmap_pfn<
5.2.6 paging_init(&meminfo, mdesc)
創(chuàng)建內(nèi)核頁(yè)表,映射所有物理內(nèi)存和IO空間,對(duì)于不同的處理器,該函數(shù)差別比較大。下面簡(jiǎn)單描述一下ARM
體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)系統(tǒng)及MMU相關(guān)的概念。
在ARM存儲(chǔ)系統(tǒng)中,使用內(nèi)存管理單元(MMU)實(shí)現(xiàn)虛擬地址到實(shí)際物理地址的映射。利用MMU,可把SDRAM的
地址完全映射到0x0起始的一片連續(xù)地址空間,而把原來(lái)占據(jù)這片空間的FLASH或者ROM映射到其他不相沖突
的存儲(chǔ)空間位置。例如,F(xiàn)LASH的地址從0x0000 0000~0x00FFFFFF,而SDRAM的地址范圍是
0x3000 0000~0x3lFFFFFF,則可把SDRAM地址映射為0x0000 0000~0xlFFFFFF,而FLASH的地址可以
映射到0x9000 0000~0x90FFFFFF(此處地址空間為空閑,未被占用)。映射完成后,如果處理器發(fā)生異常,
假設(shè)依然為IRQ中斷,PC指針指向0xl8處的地址,而這個(gè)時(shí)候PC實(shí)際上是從位于物理地址的0x3000 0018處
讀取指令。通過(guò)MMU的映射,則可實(shí)現(xiàn)程序完全運(yùn)行在SDRAM之中。在實(shí)際的應(yīng)用中.可能會(huì)把兩片不連續(xù)的
物理地址空間分配給SDRAM。而在操作系統(tǒng)中,習(xí)慣于把SDRAM的空間連續(xù)起來(lái),方便內(nèi)存管理,且應(yīng)用程序
申請(qǐng)大塊的內(nèi)存時(shí),操作系統(tǒng)內(nèi)核也可方便地分配。通過(guò)MMU可實(shí)現(xiàn)不連續(xù)的物理地址空間映射為連續(xù)的虛擬
地址空間。操作系統(tǒng)內(nèi)核或者一些比較關(guān)鍵的代碼,一般是不希望被用戶應(yīng)用程序訪問(wèn)。通過(guò)MMU可以控制地
址空間的訪問(wèn)權(quán)限,從而保護(hù)這些代碼不被破壞。
MMU的實(shí)現(xiàn)過(guò)程,實(shí)際上就是一個(gè)查表映射的過(guò)程。建立頁(yè)表是實(shí)現(xiàn)MMU功能不可缺少的一步。頁(yè)表位于系統(tǒng)的
內(nèi)存中,頁(yè)表的每一項(xiàng)對(duì)應(yīng)于一個(gè)虛擬地址到物理地址的映射。每一項(xiàng)的長(zhǎng)度即是一個(gè)字的長(zhǎng)度(在ARM中,
一個(gè)字的長(zhǎng)度被定義為4Bytes)。頁(yè)表項(xiàng)除完成虛擬地址到物理地址的映射功能之外,還定義了訪問(wèn)權(quán)限和緩
沖特性等。
MMU的映射分為兩種,一級(jí)頁(yè)表的變換和二級(jí)頁(yè)表變換。兩者的不同之處就是實(shí)現(xiàn)的變換地址空間大小不同。
一級(jí)頁(yè)表變換支持1 M大小的存儲(chǔ)空間的映射,而二級(jí)可以支持64 kB,4 kB和1 kB大小地址空間的映射。
動(dòng)態(tài)表(頁(yè)表)的大小=表項(xiàng)數(shù)*每個(gè)表項(xiàng)所需的位數(shù),即為整個(gè)內(nèi)存空間建立索引表時(shí),需要多大空間存放索
引表本身。
表項(xiàng)數(shù)=虛擬地址空間/每頁(yè)大小
每個(gè)表項(xiàng)所需的位數(shù)=Log(實(shí)際頁(yè)表數(shù))+適當(dāng)控制位數(shù)
實(shí)際頁(yè)表數(shù) =物理地址空間/每頁(yè)大小
5.3 parse_options()
分析由內(nèi)核引導(dǎo)程序發(fā)送給內(nèi)核的啟動(dòng)選項(xiàng),在初始化過(guò)程中按照某些選項(xiàng)運(yùn)行,并將剩余部分傳送給init進(jìn)
程。這些選項(xiàng)可能已經(jīng)存儲(chǔ)在配置文件中,也可能是由用戶在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)敲入的。但內(nèi)核并不關(guān)心這些,這些
細(xì)節(jié)都是內(nèi)核引導(dǎo)程序關(guān)注的內(nèi)容,嵌入式系統(tǒng)更是如此。
5.4 trap_init() (/kernel/traps.c do_trap)
這個(gè)函數(shù)用來(lái)做體系相關(guān)的中斷處理的初始化,在該函數(shù)中調(diào)用__trap_init((void *)vectors_base())
函數(shù)將exception vector設(shè)置到vectors_base開(kāi)始的地址上。 __trap_init函數(shù)位于entry-armv.S文
件中,對(duì)于ARM處理器,共有復(fù)位、未定義指令、SWI、預(yù)取終止、數(shù)據(jù)終止、IRQ和FIQ 幾種方式。SWI主要
用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用,而產(chǎn)生了IRQ之后,通過(guò)exception vector進(jìn)入中斷處理過(guò)程,執(zhí)行do_IRQ函數(shù)。
armnommu的trap_init()函數(shù)在arch/armnommu/kernel/traps.c文件中。vectors_base是寫(xiě)中斷向
量的開(kāi)始地址,在include/asm-armnommu/proc-armv/system.h文件中設(shè)置,地址為0或0XFFFF0000。
ENTRY(__trap_init)
stmfd sp!, {r4 - r6, lr}
mrs r1, cpsr @ code from 2.0.38
bic r1, r1, #MODE_MASK @ clear mode bits /* 設(shè)置svc模式,disable IRQ,FIQ */
orr r1, r1, #I_BIT|F_BIT|MODE_SVC @ set SVC mode, disable IRQ,FIQ
msr cpsr, r1
adr r1, .LCvectors @ set up the vectors
ldmia r1, {r1, r2, r3, r4, r5, r6, ip, lr}
stmia r0, {r1, r2, r3, r4, r5, r6, ip, lr} /* 拷貝異常向量 */
add r2, r0, #0x200
adr r0, __stubs_start @ copy stubs to 0x200
adr r1, __stubs_end
1: ldr r3, [r0], #4
str r3, [r2], #4
cmp r0, r1
blt 1b
LOADREGS(fd, sp!, {r4 - r6, pc})
__stubs_start到__stubs_end的地址中包含了異常處理的代碼,因此拷貝到vectors_base+0x200的位
置上。
5.5 init_IRQ()
void __init init_IRQ(void)
{
extern void init_dma(void);
int irq;
for (irq = 0; irq < NR_IRQS; irq++) {
irq_desc[irq].probe_ok = 0;
irq_desc[irq].valid = 0;
irq_desc[irq].noautoenable = 0;
irq_desc[irq].mask_ack = dummy_mask_unmask_irq;
irq_desc[irq].mask = dummy_mask_unmask_irq;
irq_desc[irq].unmask = dummy_mask_unmask_irq;
}
CSR_WRITE(AIC_MDCR, 0x7FFFE); /* disable all interrupts */
CSR_WRITE(CAHCNF,0x0);/*Close Cache*/
CSR_WRITE(CAHCON,0x87);/*Flush Cache*/
while(CSR_READ(CAHCON)!=0);
CSR_WRITE(CAHCNF,0x7);/*Open Cache*/
init_arch_irq();
init_dma();
}
這個(gè)函數(shù)用來(lái)做體系相關(guān)的irq處理的初始化,irq_desc數(shù)組是用來(lái)描述IRQ的請(qǐng)求隊(duì)列,每一個(gè)中斷號(hào)分配
一個(gè)irq_desc結(jié)構(gòu),組成了一個(gè)數(shù)組。NR_IRQS代表中斷數(shù)目,這里只是對(duì)中斷結(jié)構(gòu)irq_desc進(jìn)行了初始
化。在默認(rèn)的初始化完成后調(diào)用初始化函數(shù)init_arch_irq,先執(zhí)行arch/armnommu/kernel/irq-
arch.c文件中的函數(shù)genarch_init_irq(),然后就執(zhí)行 include/asm-armnommu/arch-xxxx/irq.h中
的inline函數(shù)irq_init_irq,在這里對(duì)irq_desc進(jìn)行了實(shí)質(zhì)的初始化。其中mask用阻塞中斷;unmask用
來(lái)取消阻塞;mask_ack的作用是阻塞中斷,同時(shí)還回應(yīng)ack給硬件表示這個(gè)中斷已經(jīng)被處理了,否則硬件將再
次發(fā)生同一個(gè)中斷。這里,不是所有硬件需要這個(gè)ack回應(yīng),所以很多時(shí)候mask_ack與mask用的是同一個(gè)函
數(shù)。
接下來(lái)執(zhí)行init_dma()函數(shù),如果不支持DMA,可以設(shè)置include/asm-armnommu/arch-xxxx/dma.h中
的 MAX_DMA_CHANNELS為0,這樣在arch/armnommu/kernel/dma.c文件中會(huì)根據(jù)這個(gè)定義使用不同的函
數(shù)。
5.6 sched_init()
初始化系統(tǒng)調(diào)度進(jìn)程,主要對(duì)定時(shí)器機(jī)制和時(shí)鐘中斷的Bottom Half的初始化函數(shù)進(jìn)行設(shè)置。與時(shí)間相關(guān)的初
始化過(guò)程主要有兩步:(1)調(diào)用 init_timervecs()函數(shù)初始化內(nèi)核定時(shí)器機(jī)制;(2)調(diào)用init_bh()函
數(shù)將BH向量TIMER_BH、TQUEUE_BH和 IMMEDIATE_BH所對(duì)應(yīng)的BH函數(shù)分別設(shè)置成timer_bh()、
tqueue_bh()和immediate_bh()函數(shù)
5.7 softirq_init()
內(nèi)核的軟中斷機(jī)制初始化函數(shù)。調(diào)用tasklet_init初始化tasklet_struct結(jié)構(gòu),軟中斷的個(gè)數(shù)為32個(gè)。用
于bh的 tasklet_struct結(jié)構(gòu)調(diào)用tasklet_init()以后,它們的函數(shù)指針func全都指向bh_action()。
bh_action就是tasklet實(shí)現(xiàn)bh機(jī)制的代碼,但此時(shí)具體的bh函數(shù)還沒(méi)有指定。
HI_SOFTIRQ用于實(shí)現(xiàn)bottom half,TASKLET_SOFTIRQ用于公共的tasklet。
open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action, NULL); /* 初始化公共的tasklet_struct要
用到的軟中斷 */
open_softirq(HI_SOFTIRQ, tasklet_hi_action, NULL); /* 初始化tasklet_struct實(shí)現(xiàn)的
bottom half調(diào)用 */
5.8 time_init()
這個(gè)函數(shù)用來(lái)做體系相關(guān)的timer的初始化,armnommu的在arch/armnommu/kernel/time.c。這里調(diào)用了
在 include/asm-armnommu/arch-xxxx/time.h中的inline函數(shù)setup_timer,setup_timer()函數(shù)
的設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)緊密相關(guān),主要是根據(jù)硬件設(shè)計(jì)情況設(shè)置時(shí)鐘中斷號(hào)和時(shí)鐘頻率等。
void __inline__ setup_timer (void)
{
/*----- disable timer -----*/
CSR_WRITE(TCR0, xxx);
CSR_WRITE (AIC_SCR7, xxx); /* setting priority level to high */
/* timer 0: 100 ticks/sec */
CSR_WRITE(TICR0, xxx);
timer_irq.handler = xxxxxx_timer_interrupt;
setup_arm_irq(IRQ_TIMER, &timer_irq); /* IRQ_TIMER is the interrupt number */
INT_ENABLE(IRQ_TIMER);
/* Clear interrupt flag */
CSR_WRITE(TISR, xxx);
/* enable timer */
CSR_WRITE(TCR0, xxx);
}
5.9 console_init()
控制臺(tái)初始化??刂婆_(tái)也是一種驅(qū)動(dòng)程序,由于其特殊性,提前到該處完成初始化,主要是為了提前看到輸出
信息,據(jù)此判斷內(nèi)核運(yùn)行情況。很多嵌入式Linux操作系統(tǒng)由于沒(méi)有在/dev目錄下正確配置console設(shè)備,造
成啟動(dòng)時(shí)發(fā)生諸如unable to open an initial console的錯(cuò)誤。
/*******************************************************************************/
init_modules()函數(shù)到smp_init()函數(shù)之間的代碼一般不需要作修改,
如果平臺(tái)具有特殊性,也只需對(duì)相關(guān)函數(shù)進(jìn)行必要修改。
這里簡(jiǎn)單注明了一下各個(gè)函數(shù)的功能,以便了解。
/*******************************************************************************/
5.10 init_modules()
模塊初始化。如果編譯內(nèi)核時(shí)使能該選項(xiàng),則內(nèi)核支持模塊化加載/卸載功能
5.11 kmem_cache_init()
內(nèi)核Cache初始化。
5.12 sti()
使能中斷,這里開(kāi)始,中斷系統(tǒng)開(kāi)始正常工作。
5.13 calibrate_delay()
近似計(jì)算BogoMIPS數(shù)字的內(nèi)核函數(shù)。作為第一次估算,calibrate_delay計(jì)算出在每一秒內(nèi)執(zhí)行多少次
__delay循環(huán),也就是每個(gè)定時(shí)器滴答(timer tick)―百分之一秒內(nèi)延時(shí)循環(huán)可以執(zhí)行多少次。這種計(jì)算只
是一種估算,結(jié)果并不能精確到納秒,但這個(gè)數(shù)字供內(nèi)核使用已經(jīng)足夠精確了。
BogoMIPS的數(shù)字由內(nèi)核計(jì)算并在系統(tǒng)初始化的時(shí)候打印。它近似的給出了每秒鐘CPU可以執(zhí)行一個(gè)短延遲循環(huán)
的次數(shù)。在內(nèi)核中,這個(gè)結(jié)果主要用于需要等待非常短周期的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序――例如,等待幾微秒并查看設(shè)備的
某些信息是否已經(jīng)可用。
計(jì)算一個(gè)定時(shí)器滴答內(nèi)可以執(zhí)行多少次循環(huán)需要在滴答開(kāi)始時(shí)就開(kāi)始計(jì)數(shù),或者應(yīng)該盡可能與它接近。全局變
量jiffies中存儲(chǔ)了從內(nèi)核開(kāi)始保持跟蹤時(shí)間開(kāi)始到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)過(guò)的定時(shí)器滴答數(shù), jiffies保持異步更
新,在一個(gè)中斷內(nèi)——每秒一百次,內(nèi)核暫時(shí)掛起正在處理的內(nèi)容,更新變量,然后繼續(xù)剛才的工作。
5.14 mem_init()
內(nèi)存初始化。本函數(shù)通過(guò)內(nèi)存碎片的重組等方法標(biāo)記當(dāng)前剩余內(nèi)存, 設(shè)置內(nèi)存上下界和頁(yè)表項(xiàng)初始值。
5.15 kmem_cache_sizes_init()
內(nèi)核內(nèi)存管理器的初始化,也就是初始化cache和SLAB分配機(jī)制。
5.16 pgtable_cache_init()
頁(yè)表cache初始化。
5.17 fork_init()
這里根據(jù)硬件的內(nèi)存情況,如果計(jì)算出的max_threads數(shù)量太大,可以自行定義。
5.18 proc_caches_init();
為proc文件系統(tǒng)創(chuàng)建高速緩沖
5.19 vfs_caches_init(num_physpages);
為VFS創(chuàng)建SLAB高速緩沖
5.20 buffer_init(num_physpages);
初始化buffer
5.21 page_cache_init(num_physpages);
頁(yè)緩沖初始化
5.22 signals_init();
創(chuàng)建信號(hào)隊(duì)列高速緩沖
5.23 proc_root_init();
在內(nèi)存中創(chuàng)建包括根結(jié)點(diǎn)在內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)
5.24 check_bugs();
檢查與處理器相關(guān)的bug
5.25 smp_init();
5.26 rest_init(); 此函數(shù)調(diào)用kernel_thread(init, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGNAL)函數(shù)。
5.26.1 kernel_thread()函數(shù)分析
這里調(diào)用了arch/armnommu/kernel/process.c中的函數(shù)kernel_thread,kernel_thread函數(shù)中通過(guò)
__syscall(clone) 創(chuàng)建新線程。__syscall(clone)函數(shù)參見(jiàn)armnommu/kernel目錄下的entry- common.S文件。
5.26.2 init()完成下列功能:
Init()函數(shù)通過(guò)kernel_thread(init, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGNAL)的回調(diào)
函數(shù)執(zhí)行,完成下列功能。
do_basic_setup()
在該函數(shù)里,sock_init()函數(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的初始化,占用相當(dāng)多的內(nèi)存,如果所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)不支持網(wǎng)絡(luò)功
能,可以把該函數(shù)的執(zhí)行注釋掉。
do_initcalls()實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的初始化, 這里需要與vmlinux.lds聯(lián)系起來(lái)看才能明白其中奧妙。
static void __init do_initcalls(void)
{
initcall_t *call;
call = &__initcall_start;
do {
(*call)();
call++;
} while (call < &__initcall_end);
/* Make sure there is no pending stuff from the initcall sequence */
flush_scheduled_tasks();
}
查看 /arch/i386/vmlinux.lds,其中有一段代碼
__initcall_start = .;
.initcall.init : { *(.initcall.init) }
__initcall_end = .;
其含義是__initcall_start指向代碼節(jié).initcall.init的節(jié)首,而__initcall_end指向.initcall.init的節(jié)尾。
do_initcalls所作的是系統(tǒng)中有關(guān)驅(qū)動(dòng)部分的初始化工作,那么這些函數(shù)指針數(shù)據(jù)是怎樣放到了.initcall.init節(jié)呢?在include/linux/init.h文件中有如下3個(gè)定義:
1. #define __init_call __attribute__ ((unused,__section__ (".initcall.init" ))
__attribute__的含義就是構(gòu)建一個(gè)在.initcall.init節(jié)的指向初始函數(shù)的指針。
2. #define __initcall(fn) static initcall_t __initcall_##fn __init_call = fn
##意思就是在可變參數(shù)使用宏定義的時(shí)候構(gòu)建一個(gè)變量名稱為所指向的函數(shù)的名稱,并且在前面加上__initcall_
3. #define module_init(x) __initcall(x);
很多驅(qū)動(dòng)中都有類似module_init(usb_init)的代碼,通過(guò)該宏定義逐層解釋存放到.initcall.int節(jié)
中。
blkmem相關(guān)的修改(do_initcalls()初始化驅(qū)動(dòng)時(shí)執(zhí)行此代碼)
在blkmem_init ()函數(shù)中,調(diào)用了blk_init_queue()函數(shù),blk_init_queue()函數(shù)調(diào)用了blk_init_free_list()函數(shù), blk_init_free_list()函數(shù)又調(diào)用了blk_grow_request_list()函
數(shù),在這個(gè)函數(shù)中會(huì) kmem_cache_alloc出nr_requests個(gè)request結(jié)構(gòu)體。
這里如果nr_requests的值太大,則將占用過(guò)多的內(nèi)存,將造成硬件內(nèi)存不夠,因此可以根據(jù)實(shí)際情況將其替
換成了較小的值,比如32、16等。
free_initmem
這個(gè)函數(shù)在arch/armnommu/mm/init.c文件中,其作用就是對(duì)init節(jié)的釋放,也可以通過(guò)修改代碼指定為
不釋放。
5.26.3 init執(zhí)行過(guò)程
在內(nèi)核引導(dǎo)結(jié)束并啟動(dòng)init之后,系統(tǒng)就轉(zhuǎn)入用戶態(tài)的運(yùn)行,在這之后創(chuàng)建的一切進(jìn)程,都是在用戶態(tài)進(jìn)行。
這里先要清楚一個(gè)概念:就是init進(jìn)程雖然是從內(nèi)核開(kāi)始的,即在前面所講的init/main.c中的init()函數(shù)
在啟動(dòng)后就已經(jīng)是一個(gè)核心線程,但在轉(zhuǎn)到執(zhí)行init程序(如 /sbin/init)之后,內(nèi)核中的init()就變成
了/sbin/init程序,狀態(tài)也轉(zhuǎn)變成了用戶態(tài),也就是說(shuō)核心線程變成了一個(gè)普通的進(jìn)程。這樣一來(lái),內(nèi)核中
的init函數(shù)實(shí)際上只是用戶態(tài)init進(jìn)程的入口,它在執(zhí)行execve("/sbin/init",argv_init,
envp_init)時(shí)改變成為一個(gè)普通的用戶進(jìn)程。這也就是exec函數(shù)的乾坤大挪移法,在exec函數(shù)調(diào)用其他程
序時(shí),當(dāng)前進(jìn)程被其他進(jìn)程“靈魂附體”。
除此之外,它們的代碼來(lái)源也有差別,內(nèi)核中的init()函數(shù)的源代碼在/init/main.c中,是內(nèi)核的一部
分。而/sbin/init程序的源代碼是應(yīng)用程序。
init程序啟動(dòng)之后,要完成以下任務(wù):檢查文件系統(tǒng),啟動(dòng)各種后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程,最后為每個(gè)終端和虛擬控制臺(tái)
啟動(dòng)一個(gè)getty進(jìn)程供用戶登錄。由于所有其它用戶進(jìn)程都是由init派生的,因此它又是其它一切用戶進(jìn)程的
父進(jìn)程。
init進(jìn)程啟動(dòng)后,按照/etc/inittab的內(nèi)容進(jìn)程系統(tǒng)設(shè)置。很多嵌入式系統(tǒng)用的是BusyBox的init,
它與一般所使用的init不一樣,會(huì)先執(zhí)行/etc/init.d/rcS而非/etc/rc.d/rc.sysinit。
評(píng)論
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