yocto inittab initialization processing

yocto是用来制作发行版image、BSP的一个很强大的工具，其文件系统的结构跟Ubuntu、redhat等很像，几乎如出一辙，这也能看出，yocto的成长也是能够整合多方平台（系统）的。好久没写博客，最近研究了一下yocto文件系统的启动流程，觉得挺有意思，在这里分享一下。废话少说，正式进入主题。

内核起来，启动第一号进程（init进程，/sbin/init）后，就把控制权交给了init进程，init进程会寻找/etc/inittab配置文件，然后根据/etc/inittab配置文件的内容，对系统进行初始化（跟android init.rc类似）。

用ps –e 可以查看所有的进程状态，其中可以看到，一号进程为 init进程

 	   1 ?        00:00:03 init

整个inittab的初始化过程可以归结为：

1、  内核启动完毕，把控制权交给init进程，init进程会寻找”/etc/inittab”，根据”/etc/inittab”来初始化剩下的启动流程，inittab的角色跟androidinit.rc有点类似。

2、  分别启动”/etc/default/rcS”和”/etc/init.d/rc”，”/etc/default/rcS”是用来配置系统环境变量；”/etc/init.d/rc”里面是一些列的逻辑处理，首先会用”/etc/init.d/rc”来轮询和执行”/etc/rcS.d/”下的脚本文件。

3、  启动完”/etc/rcS.d/”下的脚本文件后，接着会再使用”/etc/init.d/rc”来轮询和执行”/etc/rc$runlevel.d/”下的脚本，由于inittab定义当前的$runlevel=5，也就是会执行”/etc/rc5.d/”下的脚本。

4、  最后是绑定串口（ttymxc）和tty，启动登陆程序getty，配置gpu运行环境。

以下是根据inittab的脚本代码，具体分析，inittab的初始化流程。

# The default runlevel.
id:5:initdefault:

这个语句的格式是：label:runlevel:action:process。看到，系统把当前的$runlevel设置为5.

参考网上资料，上面四个符号其相关的代表的意义：

1．label
登记项标志符，是一个任意指定的、4个字符以内的序列标号，在本文件内必须唯一。
label是1到4个字符的标签，用来标示输入的值。一些系统只支持2个字符的标签。鉴于此原因，多数人都将标签字符的个数限制在2个以内。该标签可以是任意字符构成的字符串，但实际上，某些特定的标签是常用的，在Red Hat Linux中使用的标签是：
id 用来定义缺省的init运行的级别
si 是系统初始化的进程
ln 其中的n从1~6,指明该进程可以使用的runlevel的级别
ud 是升级进程
ca 指明当按下Ctrl+Alt+Del是运行的进程
pf 指当UPS表明断电时运行的进程
pr 是在系统真正关闭之前，UPS发出电源恢复的信号时需要运行的进程
x 是将系统转入X终端时需要运行的进程

2．runlevels
系统运行级，即执行登记项的init级别。用于指定相应的登记项适用于哪一个运行级，即在哪一个运行级中被处理。如果该字段为空，那么相应的登记项将适用于所有的运行级。在该字段中，可以同时指定一个或多个运行级，其中各运行级分别以数字0, 1, 2, 3, 4, 5, 6或字母a, b, c表示，且无须对其进行分隔。
0-->Halt,关闭系统.
1-->单用户,在grub启动时加上为kernel加上参数single即可进入此运行等级
2-->无网络多用户模式.
3-->有网络多用户模式.
4-->有网络多用户模式.
5-->X模式
6-->reboot重启系统
S/s-->同运行等级1
a,b,c-->自定义等级,通常不使用.

但yocto这里没有细分，把2—5都归纳为多用户模式：

# Runlevel 0 is halt.

# Runlevel 1 is single-user.

# Runlevels 2-5 are multi-user.

# Runlevel 6 is reboot.

3．action
表示进入对应的runlevel时，init应该运行process字段的命令的方式，有效的action值如下。
boot：只有在引导过程中，才执行该进程，但不等待该进程的结束。当该进程死亡时，也不重新启动该进程。
bootwait：只有在引导过程中，才执行该进程，并等待进程的结束。当该进程死亡时，也不重新启动该进程。实际上，只有在系统被引导后，并从单用户模式进入多用户模式时，这些登记项才被处理；如果系统的默认运行级设置为2（即多用户模式），那么这些登记项在系统引导后将马上被处理。
initdefault：指定系统的默认运行级。系统启动时，init将首先查找该登记项，如果存在，init将依据此决定系统最初要进入的运行级。具体来说，init将指定登记项"run_level"字段中的最大数字（即最高运行级）为当前系统的默认运行级；如果该字段为空，那么将其解释为"0123456"，并以"6"作为默认运行级。如果不存在该登记项，那么init将要求用户在系统启动时指定一个最初的运行级。
off：如果相应的进程正在运行，那么就发出一个告警信号，等待20秒后，再通过关闭信号强行终止该进程。如果相应的进程并不存在，那么就忽略该登记项。
once：启动相应的进程，但不等待该进程结束便继续处理/etc/inittab文件中的下一个登记项；当该进程终止时，init也不重新启动该进程。在从一个运行级进入另一个运行级时，如果相应的进程仍然在运行，那么init就不重新启动该进程。
ondemand：与"respawn"的功能完全相同，但只用于运行级为a、b或c的登记项。
powerfail：只在init接收到电源失败信号时，才执行该进程，但不等待该进程结束。
powerwait：只在init接收到电源失败信号时，才执行该进程，并在继续对/etc/inittab文件进行任何处理前等待该进程结束。
respawn：如果相应的进程还不存在，那么init就启动该进程，同时不等待该进程的结束就继续扫描/etc/inittab文件；当该进程终止时，init将重新启动该进程。如果相应的进程已经存在，那么init将忽略该登记项并继续扫描/etc/inittab文件。
sysinit：只有在启动或重新启动系统并首先进入单用户模式时，init才执行这些登记项。而在系统从运行级1~6进入单用户模式时，init并不执行这些登记项。"action"字段为"sysinit"的登记项在"run_level"字段不指定任何运行级。
wait：启动进程并等待其结束，然后再处理/etc/inittab文件中的下一个登记项。
ctrlaltdel：用户在控制台键盘上按下Ctrl+Alt+Del组合键时，允许init重新启动系统。注意，如果该系统放在一个公共场所，系统管理员可将Ctrl+Alt+Del组合键配置为其他行为，比如忽略等。

4．process
具体应该执行的命令。并负责在退出运行级时将其终止（当然在进入的runlevel中仍要运行的程序除外）。当运行级别改变，并且正在运行的程序并没有在新的运行级别中指定需要运行时，那么init会先发送一个SIGTERM 信号终止，然后是SIGKILL。
其中，用telinit可以切换用户态。如：telinit 1 。一看下来，还是很有趣：telinit 0 关机，telinit 6 重启。
所以，看到inittab default 的level是5，目前系统是运行在多用户态下的。

继续往下看：

# Boot-time system configuration/initialization script.
# This is run first except when booting in emergency (-b) mode.
si::sysinit:/etc/init.d/rcS

这里说明了，在非紧急模式下，首先会运行“/etc/init.d/rcS”脚本，因为yocto是嵌入式系统，一般我们默认都是在非紧急模式下启动的。根据这里的描述，是接“-b”就是紧急模式下启动。

但这里传递进了一个空的“runlevel”，这里很重要，因为在rcS里面会自定义runlevel。

跟进到“/etc/init.d/rcS”脚本：

PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
runlevel=S
prevlevel=N
umask 022
export PATH runlevel prevlevel
#	Make sure proc is mounted
[ -d "/proc/1" ] || mount /proc
#	Source defaults.
. /etc/default/rcS
#	Trap CTRL-C &c only in this shell so we can interrupt subprocesses.
trap ":" INT QUIT TSTP
#	Call all parts in order.
exec /etc/init.d/rc S

rcS自己定义了两个变量：runlevel=S，prevlevel=N ，也就是后面会用到的。这个文件前面的内容都在配置环境，其中，看看“/etc/default/rcS”。其实也在配置环境，看看里面可能用到的一些变量：

•••
UTC=yes
VOLATILE_ENABLE_CACHE=yes
ROOTFS_READ_ONLY=no
•••

其中，看到第一个，这里把系统的时区设置成了UTC。

“/etc/init.d/rcS”最后exec 了“/etc/init.d/rc”脚本，并传递了“S”参数进去，接下来是分析“/etc/init.d/rc”

先来看看rc文件的说明：

# rc		This file is responsible for starting/stopping
#		services when the runlevel changes.
#
#		Optimization feature:
#		A startup script is _not_ run when the service was
#		running in the previous runlevel and it wasn't stopped
#		in the runlevel transition (most Debian services don't
#		have K?? links in rc{1,2,3,4,5} )

rc文件是当runlevel 改变的时候，用来相应starting/stoppingservice的，也就说明了，starting/stopping service的动作是由rc文件来主导。接着是说，如果一个服务正在运行，那么它的启动脚本就不会被运行（因为所有的服务，都是通过脚本来运行的）；同时当runlevel过渡到另一个runlevel的时候，在run的服务不会被停止。

 

由于“/etc/init.d/rcS”传递了runlevel=S，prevlevel=N 两个参数，所以接下来会被执行的是/etc/rcS.d/下的脚本文件（下面代码中有分析到）

看/etc/init.d/rc的相关内容：

	//用来启动脚本部分的内容跳过（startup方法的内容）
	# First, run the KILL scripts.   //首先检查K文件，并先运行，kill掉一些在启动过程中需要kill掉的service
							//所以K开头的文件在启动，重启，关机的时候都会被执行。
	if [ $previous != N ]			//如动态logo的service
	then					//由于这里previous = N ，所以执行/etc/rcS.d/目录文件的时候会跳过这一步
		for i in /etc/rc$runlevel.d/K[0-9][0-9]*
		do
			# Check if the script is there.
			[ ! -f $i ] && continue

			# Stop the service.
			startup $i stop
		done
	fi

	# Now run the START scripts for this runlevel.
	for i in /etc/rc$runlevel.d/S*         //逐一执行S开头的脚本。
	do								//由于这里$runlevel=S 
		[ ! -f $i ] && continue			//也就是说执行的是/etc/rcS.d/目录下的文件

		if [ $previous != N ] && [ $previous != S ]  //执行/etc/rcS.d/目录文件的时候会跳过这一步
		then									//因为previous = N
			#						//这里判断当前runlevel下已启动的service就不会重新启动
			# Find start script in previous runlevel and
			# stop script in this runlevel.
			#
			suffix=${i#/etc/rc$runlevel.d/S[0-9][0-9]}
			stop=/etc/rc$runlevel.d/K[0-9][0-9]$suffix
			previous_start=/etc/rc$previous.d/S[0-9][0-9]$suffix
			#
			# If there is a start script in the previous level
			# and _no_ stop script in this level, we don't
			# have to re-start the service.
			#
			[ -f $previous_start ] && [ ! -f $stop ] && continue
		fi
		case "$runlevel" in
			0|6)          //如果是0或者是6 的runlevel，那么就传递stop参数
						 //系统是通过runlevel来区分是正常启动，重启，还是关机
						//所以，case 0在关机的时候才执行，case 6在reboot的时候才执行。
				startup $i stop
				;;
			*)
				startup $i start  //如果是0或6之外的runlevel，则传递start参数，启动service
				;;			  // startup函数（方法）也是在”/etc/default/rcS”里面定义的
		Esac					  //startup的作业就是直接启动各种各样的service
	done
  fi

执行完“/etc/init.d/rc”和“/etc/rcS.d/”下的脚本文件（服务）后，跳回/etc/inittab，继续往下执行：

# What to do in single-user mode.
~~:S:wait:/sbin/sulogin

此语句可以让系统在重新启动、进入单用户模式的时候提示输入超级用户密码。S同运行等级1，并等待其结束，然后再处理/etc/inittab文件中的下一个登记项。（此两句解释来源于网上参考资料）

 

由于当前inittab指定当前的runlevel为5，所以以下语句中，系统启动过程中只有“l5:5:wait:/etc/init.d/rc5”会被执行，也就是通过“/etc/init.d/rc”文件，逐一执行“/etc/rc5.d/”里面的文件。跟上面的过程一样。

l0:0:wait:/etc/init.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/init.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/init.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/init.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/init.d/rc 4
l5:5:wait:/etc/init.d/rc 5        //当前runlevel为5，只会执行此语句
l6:6:wait:/etc/init.d/rc 6

继续往下看:

z6:6:respawn:/sbin/sulogin
mxc::respawn:/etc/init.d/rc_mxc.S
#mxc0:12345:respawn:/sbin/getty 115200 ttymxc0
# /sbin/getty invocations for the runlevels.
#
# The "id" field MUST be the same as the last
# characters of the device (after "tty").
#
# Format:
#  :::
#

1:2345:respawn:/sbin/getty 38400 tty1   //这里是1,2,3,4,5的runlevel都会被执行这条语句

这几句是系统输出中断，与对应的硬件串口。可以通过修改getty来实现autologin功能。

到此，yocto启动完毕。

 

关机或者重启的流程也大同小异，不一样的地方是不会执行“/etc/rc5.d/”下的脚本文件了。变成了：关机执行“/etc/rc0.d/”下的脚本文件；重启执行“/etc/rc6.d/”下的脚本文件。