Linux从开机到登录启动过程综述(2)

对于2.4.x版内核

　　没有变化。

　　核心数据结构初始化--内核引导第一部分

　　start_kernel()中调用了一系列初始化函数，以完成kernel本身的设置。这些动作有的是公共的，有的则是需要配置的才会执行的。

　　在start_kernel()函数中，

　　输出Linux版本信息(printk(linux_banner))

　　设置与体系结构相关的环境(setup_arch())

　　页表结构初始化(paging_init())

　　使用"arch/alpha/kernel/entry.S"中的入口点设置系统自陷入口(trap_init())

　　使用alpha_mv结构和entry.S入口初始化系统IRQ(init_IRQ())

　　核心进程调度器初始化(包括初始化几个缺省的Bottom-half，sched_init())

　　时间、定时器初始化(包括读取CMOS时钟、估测主频、初始化定时器中断等，time_init())

　　提取并分析核心启动参数(从环境变量中读取参数，设置相应标志位等待处理，(parse_options())

　　控制台初始化(为输出信息而先于PCI初始化，console_init())

　　剖析器数据结构初始化(prof_buffer和prof_len变量)

　　核心Cache初始化(描述Cache信息的Cache，kmem_cache_init())

　　延迟校准(获得时钟jiffies与CPU主频ticks的延迟，calibrate_delay())

　　内存初始化(设置内存上下界和页表项初始值，mem_init())

　　创建和设置内部及通用cache("slab_cache"，kmem_cache_sizes_init())

　　创建uid taskcount SLAB cache("uid_cache"，uidcache_init())

　　创建文件cache("files_cache"，filescache_init())

　　创建目录cache("dentry_cache"，dcache_init())

　　创建与虚存相关的cache("vm_area_struct"，"mm_struct"，vma_init())

　　块设备读写缓冲区初始化(同时创建"buffer_head"cache用户加速访问，buffer_init())

　　创建页cache(内存页hash表初始化，page_cache_init())

　　创建信号队列cache("signal_queue"，signals_init())

　　初始化内存inode表(inode_init())

　　创建内存文件描述符表("filp_cache"，file_table_init())

　　检查体系结构漏洞(对于alpha，此函数为空，check_bugs())

　　SMP机器其余CPU(除当前引导CPU)初始化(对于没有配置SMP的内核，此函数为空，smp_init())

　　启动init过程(创建第一个核心线程，调用init()函数，原执行序列调用cpu_idle() 等待调度，init())

　　至此start_kernel()结束，基本的核心环境已经建立起来了。

　　对于I386平台

　　i386平台上的内核启动过程与此基本相同，所不同的主要是实现方式。

　　对于2.4.x版内核

　　2.4.x中变化比较大，但基本过程没变，变动的是各个数据结构的具体实现，比如Cache。

　　外设初始化--内核引导第二部分

　　init()函数作为核心线程，首先锁定内核(仅对SMP机器有效)，然后调用 do_basic_setup()完成外设及其驱动程序的加载和初始化。过程如下：

　　总线初始化(比如pci_init())

　　网络初始化(初始化网络数据结构，包括sk_init()、skb_init()和proto_init()三部分，在proto_init()中，将调用protocols结构中包含的所有协议的初始化过程，sock_init())

　　创建bdflush核心线程(bdflush()过程常驻核心空间，由核心唤醒来清理被写过的内存缓冲区，当bdflush()由kernel_thread()启动后，它将自己命名为kflushd)

　　创建kupdate核心线程(kupdate()过程常驻核心空间，由核心按时调度执行，将内存缓冲区中的信息更新到磁盘中，更新的内容包括超级块和inode表)

　　设置并启动核心调页线程kswapd(为了防止kswapd启动时将版本信息输出到其他信息中间，核心线调用kswapd_setup()设置kswapd运行所要求的环境，然后再创建 kswapd核心线程)

　　创建事件管理核心线程(start_context_thread()函数启动context_thread()过程，并重命名为keventd)

　　设备初始化(包括并口parport_init()、字符设备chr_dev_init()、块设备 blk_dev_init()、SCSI设备scsi_dev_init()、网络设备net_dev_init()、磁盘初始化及分区检查等等，device_setup())

　　执行文件格式设置(binfmt_setup())

　　启动任何使用__initcall标识的函数(方便核心开发者添加启动函数，do_initcalls())

　　文件系统初始化(filesystem_setup())

　　安装root文件系统(mount_root())

　　至此do_basic_setup()函数返回init()，在释放启动内存段(free_initmem())并给内核解锁以后，init()打开/dev/console设备，重定向stdin、stdout和stderr到控制台，最后，搜索文件系统中的init程序(或者由init=命令行参数指定的程序)，并使用 execve()系统调用加载执行init程序。

　　init()函数到此结束，内核的引导部分也到此结束了，这个由start_kernel()创建的第一个线程已经成为一个用户模式下的进程了。此时系统中存在着六个运行实体：

　　start_kernel()本身所在的执行体，这其实是一个"手工"创建的线程，它在创建了init()线程以后就进入cpu_idle()循环了，它不会在进程(线程)列表中出现

　　init线程，由start_kernel()创建，当前处于用户态，加载了init程序

　　kflushd核心线程，由init线程创建，在核心态运行bdflush()函数

　　kupdate核心线程，由init线程创建，在核心态运行kupdate()函数

　　kswapd核心线程，由init线程创建，在核心态运行kswapd()函数

　　keventd核心线程，由init线程创建，在核心态运行context_thread()函数