Linux4.1.15 内核内核启动函数分析rest_init、kernel_init、kernel_init_freeable

首先看一下该函数整体
static noinline void __init_refok rest_init(void)
{
int pid;
rcu_scheduler_starting(); //启动内核的RCU调度机制
smpboot_thread_init(); //多核心启动线程初始化
/*
* We need to spawn init first so that it obtains pid 1, however
* the init task will end up wanting to create kthreads, which, if
* we schedule it before we create kthreadd, will OOPS.
/
kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
/PID=1，创建内核线程，该线程的回调函数为kernel_init()，设备驱动程序的初始化工作以及用户空间init进程的创建工作在kernel_init()函数中完成。/
numa_default_policy();
/ 设置numa内存管理的默认策略*/
pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);
/PID=2，创建kthreadd内核线程，并始终运行在内核空间, 负责所有内核线程的调度和管理。/
rcu_read_lock();
kthreadd_task = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
/通过pid获取kthreadd的task_struct结构体/
rcu_read_unlock();
complete(&kthreadd_done);
/通过complete函数通知kernel_init函数kthreadd调度线程已经创建成功，
对应kernel_init_freeable()函数中的wait_for_completion(&kthreadd_done)，接收到该信号之后才进行下一步的设置和初始化工作/

      /*
 * The boot idle thread must execute schedule()
 * at least once to get things moving:
 */
init_idle_bootup_task(current);
    /*current进程即为内核当前进程，并设置当前进程为idle进程类*/
schedule_preempt_disabled();
    /*
    sched_preempt_enable_no_resched(); 使能抢占但是不进行调度
schedule();执行调度，切换进程
preempt_disable();进程调度完成，禁用抢占
   */
/* Call into cpu_idle with preempt disabled */
cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
    /*
    arch_cpu_idle_prepare(); 
cpu_idle_loop();
       内核本体进入idle状态，用循环消耗空闲的CPU时间
 */

}
在这个函数中重点关注kernel_init()函数，函数具体如下：
static int __ref kernel_init(void unused)
{
int ret;
kernel_init_freeable();
/该函数完成设备初始化以及模块加载等工作，后面分析/
/ need to finish all async __init code before freeing the memory */
async_synchronize_full();
free_initmem();
/*释放所有init.段中的内存/
mark_rodata_ro();
system_state = SYSTEM_RUNNING;
/设置系统状态为系统运行状态/
numa_default_policy();
flush_delayed_fput();
if (ramdisk_execute_command) {
ret = run_init_process(ramdisk_execute_command);
if (!ret)
return 0;
pr_err(“Failed to execute %s (error %d)\n”,
ramdisk_execute_command, ret);
}
/如果ramdisk_execute_command指定了要运行的程序，就运行
如果命令行中指定了"rdinit=…",则就去执行该指定的程序；
如果/init程序存在，ramdisk_execute_command=/init;
如果以上两种情况都不存在，则ramdisk_execute_command为空/
/*同上ramdisk_execute_command
* We try each of these until one succeeds.
* The Bourne shell can be used instead of init if we are
* trying to recover a really broken machine.
*/
if (execute_command) {
ret = run_init_process(execute_command);
if (!ret)
return 0;
panic(“Requested init %s failed (error %d).”,
execute_command, ret);
}
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"))
return 0;
/*检查到ramdisk_execute_command和execute_command为空的情况下，顺序 执行以上四个函数。创建用户空间的第一个进程 */
panic("No working init found. Try passing init= option to kernel. "
“See Linux Documentation/init.txt for guidance.”);
/*如果出现错误，则可能是由于以下原因引起的
【1】启动参数配置有问题，指定了init进程，但是没有找到，在文件系统中找不到默认的四个应用程序；
【2】文件系统挂载出错
【3】以上四个程序均没有执行权限 */
}
继续分析kernel_init_freeable()函数
static noinline void __init kernel_init_freeable(void)
{
/*上文中已经提到过，需要等待内核kthreadd线程设置完毕后，才能进行下一步工作。kthreadd主要用于内核线程的调度等工作
* Wait until kthreadd is all set-up.
/
wait_for_completion(&kthreadd_done);
/ Now the scheduler is fully set up and can do blocking allocations /
gfp_allowed_mask = __GFP_BITS_MASK;
/
* init can allocate pages on any node
/
set_mems_allowed(node_states[N_MEMORY]);
/
* init can run on any cpu.
*/
set_cpus_allowed_ptr(current, cpu_all_mask);
cad_pid = task_pid(current);
smp_prepare_cpus(setup_max_cpus);
do_pre_smp_initcalls();
lockup_detector_init();

smp_init();             //初始化多核处理器
sched_init_smp(); //多核处理器调度初始化
do_basic_setup(); 
     //后续继续深入分析这个函数，在这个函数中完成设备初始化工作
/* Open the /dev/console on the rootfs, this should never fail */
if (sys_open((const char __user *) "/dev/console", O_RDWR, 0) < 0)
	pr_err("Warning: unable to open an initial console.\n");
   //打开/dev/console设备
  //将文件描述符0 赋值给文件描述符1、2，所以标准输入、输出、错误都对应用于 console
(void) sys_dup(0);
(void) sys_dup(0);
/*
 * check if there is an early userspace init.  If yes, let it do all
 * the work
 */
if (!ramdisk_execute_command)
	ramdisk_execute_command = "/init";
if (sys_access((const char __user *) ramdisk_execute_command, 0) != 0) {
	ramdisk_execute_command = NULL;
	prepare_namespace();
}
/*
 * 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..
 *
 * rootfs is available now, try loading the public keys
 * and default modules
 */
integrity_load_keys();       //加载系统信任链，IMA可信验证相关key
load_default_modules();  //加载默认模块

}