linux内核启动第二阶段分析-2.6.36

心已赠人 2022-03-26 14:08 173阅读 0赞

内核源码下载地址：http://www.cn.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/ [linux-2.6.36.tar.bz2][]  
  
  
536 asmlinkage void \_\_init start\_kernel(void)  
537 \{  
538         char \* command\_line;  
539         extern const struct kernel\_param \_\_start\_\_\_param\[\], \_\_stop\_\_\_param\[\];这两个外部变量，定义了核的参数数据结构  
540  
541         smp\_setup\_processor\_id();/\*设置SMP多核的CPU核的ID号，单核不进行任何操作，我们不关心。但是如果有多个CPU的时候那么它就 返回在启动的时候的那个CPU的号  \*/  
542  
543         /\*  
544          \* Need to run as early as possible, to initialize the  
545          \* lockdep hash:  
546          \*/  
547         lockdep\_init();/\*初始化核依赖关系哈希表。\*/  
548         debug\_objects\_early\_init();//初始化debug kernel相关  
549  
550         /\*  
551          \* Set up the the initial canary ASAP:  
552          \*/  
553         boot\_init\_stack\_canary();//stack\_canary的是带防止栈溢出攻击保护的堆栈。详见http://www.cloud-sec.org/CC\_STACKPROTECTOR\_patch\_Analysis  
554  
555         cgroup\_init\_early();//Cgroup初始化，Cgroup是近代linux kernel出现的.它为进程和其后续的子进程提供了一种性能控制机制，详见：http://linux.chinaunix.net/techdoc/net/2008/12/23/1054425.shtml  
556  
557         local\_irq\_disable();/\*关闭当前CPU的中断\*/  
558         early\_boot\_irqs\_off();    通过一个静态全局变量    early\_boot\_irqs\_enabled来帮助我们调试代码,通过这个标记可以帮助我们知道是否在“early bootup code”，也可以通过这个标志警告是否有无效的中断打开。和 early\_boot\_irqs\_on()函数配置使用，参考下面。  
559         early\_init\_irq\_lock\_class(); 每一个中断都有一个IRQ描述符 （struct irq\_desc）来进行描述。这个函数的主要作用是设置所有的IRQ描述符 （struct irq\_desc）的锁是统一的锁，还是每一个    IRQ描述符 （struct irq\_desc）都有一个小锁。  
560  
561 /\*  
562  \* Interrupts are still disabled. Do necessary setups, then  
563  \* enable them  
564  \*/  
565         tick\_init();如果没有定义   CONFIG\_GENERIC\_CLOCKEVENTS宏定义，则这个函数为空函数，如果定义了这个宏，这执行初始化  tick控制功能，注册clockevents的框架。  
566         boot\_cpu\_init();对于  CPU核的系统来说，设置第一个CPU核为活跃CPU核。对于单CPU核系统来说，设置CPU核为活跃CPU核。  
567         page\_address\_init(); //ARM部分，没有支持高端内存相关代码，空函数。或当定义了CONFIG\_HIGHMEM 宏，并且没有定义WANT\_PAGE\_VIRTUAL宏时，非空函数。 其他情况为空函数。  
568         printk(KERN\_NOTICE "%s", linux\_banner); 将linux\_banner的内容打印到log\_buf缓冲区中。  
569         setup\_arch(&command\_line);//函数原型在arch/arm/kernel/setup.c中  
根据处理器、硬件平台具体型号设置系统。解析Linux系统命令行，设置0号进程（swapper进程）的内存描述结构init\_mm，系统内存管理初始化，统计并注册系统各种资源，其他项目的初始化。  
570         mm\_init\_owner(&init\_mm, &init\_task);  
571         setup\_command\_line(command\_line);保存未改变的  comand\_line 到字符数组  static\_command\_line［］ 中。保存  boot\_command\_line到字符数组saved\_command\_line［中。  
572         setup\_nr\_cpu\_ids();  
573         setup\_per\_cpu\_areas(); //为系统中每个处理器的per\_cpu变量申请空间。如果没有定义  CONFIG\_SMP宏，则这个函数为空函数。如果定义了 CONFIG\_SMP宏，则这个setup\_per\_cpu\_areas()函数给每个CPU分配内存，并拷贝   .data.percpu段的数据。  
574         smp\_prepare\_boot\_cpu(); /\* arch-specific boot-cpu hooks \*/  
575  
576         build\_all\_zonelists(NULL); 建立系统内存页区（zone）链表。建立各个节点的管理区的  zonelist，便于分配内存的   fallback使用。这个链表的作用： 这个链表是为了在一个分配不能够满足时可以考察下一个管理区来设置了。在考察结束时，分配将从  ZONE\_HIGHMEM回退到  ZONE\_NORMAL，在分配时从  ZONE\_NORMAL退回到  ZONE\_DMA就不会回退了。  
577         page\_alloc\_init();   
578  
579         printk(KERN\_NOTICE "Kernel command line: %s\\n", boot\_command\_line);  
580         parse\_early\_param(); 解析早期格式内核参数。  
581         parse\_args("Booting kernel", static\_command\_line, \_\_start\_\_\_param,  
582                    \_\_stop\_\_\_param - \_\_start\_\_\_param,  
583                    &unknown\_bootoption);解析新格式内核参数。  
584         /\*  
585          \* These use large bootmem allocations and must precede  
586          \* kmem\_cache\_init()  
587          \*/  
588         pidhash\_init();设置系统中每种pid hash表中的hash链表数的移位值全局变量pidhash\_shift，将pidhash\_shift设置为min(12);分别为每种hash表的连续hash链表表头结构空间申请内存，把申请到的内存虚拟基址分别传给pid\_hash\[n\](n=0~3),并将每种hash表中的每个hash链表表头结构struct hlist\_head中的first成员指针设置成NULL  
589         vfs\_caches\_init\_early();  
590         sort\_main\_extable(); 这个函数对内核建立的异常处理调用函数表（exception table） 根据异常的向量号进行堆排序。将放在\_\_start\_\_ex\_table到\_\_stop\_\_ex\_table之间的\*(\_\_ex\_table)区中的struct exception\_table\_entry型全局结构变量按insn成员变量值从小到大排序，即将可能导致缺页异常的指令按其指令二进制代码值从小到大排序。  
591         trap\_init();把放在.Lcvectors处的系统8个意外的入口跳转指令搬到高端中断向量0xffff0000 处，再将从\_\_stubs\_start到\_\_stubs\_end之间的各种意外初始处理代码搬到0xffff0200处。刷新0xffff0000处1页范围的指令cache,将DOMAIN\_USER的访问权限由DOMAIN\_MANAGER权限改设置成DOMAIN\_CLIENT权限。设置  CPU的异常处理函数，TLB重填，cache出错，还有通用异常处理表的初始化。  
592         mm\_init();该函数执行完后不能再用像alloc\_bootmem()、alloc\_bootmem\_low()、alloc\_bootmem\_pages()等申请低端内存的函数来申请内存，也就不能申请大块的连续物理内存了。  
593         /\*  
594          \* Set up the scheduler prior starting any interrupts (such as the  
595          \* timer interrupt). Full topology setup happens at smp\_init()  
596          \* time - but meanwhile we still have a functioning scheduler.  
597          \*/  
598         sched\_init(); 核心进程调度器初始化，调度器的初始化优先于任何中断的建立（包括  timer中断）。并且初始化进程0，即idle进程，但是并没有设置idle进程的  NEED\_RESCHED标志，以完成内核剩余的启动部分。初始化每个处理器的可运行进程队列，设置系统初始化进程即0号进程。  
599         /\*  
600          \* Disable preemption - early bootup scheduling is extremely  
601          \* fragile until we cpu\_idle() for the first time.  
602          \*/  
603         preempt\_disable(); 进制内核的抢占。使当前进程的   struct thread\_info结构  preempt\_count成员的值增加1。  
604         if (!irqs\_disabled()) \{  
605                 printk(KERN\_WARNING "start\_kernel(): bug: interrupts were "  
606                                 "enabled \*very\* early, fixing it\\n");  
607                 local\_irq\_disable();  
608         \}  
609         rcu\_init();初始化当前CPU的读、复制、更新数据结构(struct rcu\_data)全局变量per\_cpu\_rcu\_data和per\_cpu\_rcu\_bh\_data。  
610         radix\_tree\_init();  
611         /\* init some links before init\_ISA\_irqs() \*/  
612         early\_irq\_init();  
613         init\_IRQ();初始化系统中支持的最大可能中断数的中断描述结构struct irqdesc变量数组irq\_desc\[NR\_IRQS\]，把每个结构变量irq\_desc\[n\]都初始化为预先定义好的坏中断描述结构变量 bad\_irq\_desc，并初始化该中断的连表表头成员结构变量pend.  
614         prio\_tree\_init();初始化无符号长整型全局数组index\_bits\_to\_maxindex\[BITS\_PER\_LONG\]的每个组员，将每个组员 index\_bits\_to\_maxindex\[n\]设置成-1,将最后的index\_bits\_to\_maxindex\[BITS\_PER\_LONG- 1\]设置成～0UL。  
615         init\_timers();初始化当前出处理器的时间向量基本结构struct tvec\_t\_base\_s全局变量per\_cpu\_tvec\_bases,初始化per\_cpu\_tvec\_bases的自旋锁成员变量lock。  
616         hrtimers\_init();  
617         softirq\_init();设置系统小任务软件中断行为函数描述结构变量softirq\_vec\[TASKLET\_SOFTIRQ(=6)\],将softirq\_vec\[6\]的行动函数指针action指向tasklet\_action()函数，参数指针设置为NULL.  
618         timekeeping\_init();  
619         time\_init();检查系统定时器描述结构struct sys\_timer全局变量system\_timer是否为空，如果是将其指向dummy\_gettimeoffset()函数。  
620         profile\_init();对系统剖析作相关初始化，系统剖析用于系统调用。  
621         if (!irqs\_disabled())  
622                 printk(KERN\_CRIT "start\_kernel(): bug: interrupts were "  
623                                  "enabled early\\n");  
624         early\_boot\_irqs\_on();  
625         local\_irq\_enable();将处理器的当前系统状态寄存器CPSR的第7位清0，使能IRQ中断。  
626  
627         /\* Interrupts are enabled now so all GFP allocations are safe. \*/  
628         gfp\_allowed\_mask = \_\_GFP\_BITS\_MASK;  
629  
630         kmem\_cache\_init\_late();执行高速缓存内存管理即slab分配器相关初始化。  
631  
632         /\*  
633          \* HACK ALERT! This is early. We're enabling the console before  
634          \* we've done PCI setups etc, and console\_init() must be aware of  
635          \* this. But we do want output early, in case something goes wrong.  
636          \*/  
637         console\_init();初始化系统的控制台结构，该函数执行后调用printk()函数将log\_buf中符合打印级别要求的系统信息打印到控制台上。  
638         if (panic\_later)  如果这个panic\_later字符串已经设置了，则停止系统的启动。  
639                 panic(panic\_later, panic\_param);  
640  
641         lockdep\_info();如果没有定义LOCKDEP这个宏，则这个lockdep\_info() 函数就为空函数。  
642  
643         /\*  
644          \* Need to run this when irqs are enabled, because it wants  
645          \* to self-test \[hard/soft\]-irqs on/off lock inversion bugs  
646          \* too:  
647          \*/  
648         locking\_selftest();如果没有定义   CONFIG\_DEBUG\_LOCKING\_API\_SELFTESTS 这个宏，则这个  locking\_selftest() 函数为空函数。  
649  
650 \#ifdef CONFIG\_BLK\_DEV\_INITRD  
651         if (initrd\_start && !initrd\_below\_start\_ok &&  
652             page\_to\_pfn(virt\_to\_page((void \*)initrd\_start)) < min\_low\_pfn) \{  
653                 printk(KERN\_CRIT "initrd overwritten (0x%08lx < 0x%08lx) - "  
654                     "disabling it.\\n",  
655                     page\_to\_pfn(virt\_to\_page((void \*)initrd\_start)),  
656                     min\_low\_pfn);  
657                 initrd\_start = 0;  
658         \}  
659 \#endif  
660         page\_cgroup\_init();  
661         enable\_debug\_pagealloc();  
662         kmemleak\_init();  
663         debug\_objects\_mem\_init();  
664         idr\_init\_cache();  
665         setup\_per\_cpu\_pageset();  
666         numa\_policy\_init();  
667         if (late\_time\_init)  
668                 late\_time\_init();  
669         sched\_clock\_init();  
670         calibrate\_delay();计算机系统的BogMIPS数值，即处理器每秒钟执行的指令数。  
671         pidmap\_init();  
672         anon\_vma\_init(); 该函数调用kmem\_cache\_create（）函数，为匿名虚拟内存区域链表结构struct anon\_vma创建高速缓存内存描述结构kmem\_cache\_t变量，为该变量命名为“anon\_vma"，其对象的构造函数指针指向void anon\_vma\_ctor(void \*data,kmem\_cache\_t \*cachep,unsigned long flags)函数，析构函数指针空，将创建的kmem\_cache\_t结构变量地址传给全局指针anon\_vma\_chachep。  
673 \#ifdef CONFIG\_X86  
674         if (efi\_enabled)  
675                 efi\_enter\_virtual\_mode();  
676 \#endif  
677         thread\_info\_cache\_init();  
678         cred\_init();  
679         fork\_init(totalram\_pages);执行进程创建相关初始化。  
680         proc\_caches\_init();  
681         buffer\_init();调用 kmem\_cache\_create("buffer\_head", sizeof(struct buffer\_head), 0, SLAB\_PANIC, init\_buffer\_head, NULL)函数为缓冲区描述结构struct buffer\_head创建高速缓存内存描述结构kmem\_cache\_t变量。  
682         key\_init();  
683         security\_init();打印”安全架构v1.0.0被初始化“。如果没有定义系统哑元安全操作函数组结构全局变量dummy\_security\_ops,打印错误信息，返回I/O错误。  
684         dbg\_late\_init();  
685         vfs\_caches\_init(totalram\_pages);  
686         signals\_init();调用kmem\_cache\_create("sigqueue", sizeof(struct sigqueue), \_\_alignof\_\_(struct sigqueue), SLAB\_PANIC, NULL, NULL)函数为信号队列结构struct sigqueue创建高速缓存内存描述结构kmem\_cache\_t变量，名字叫”sigqueue“，不要求其对象按处理器硬件cache line大小对齐，没有定义其对象的构造和析构函数，将创建号的kmem\_cache\_t结构变量的地址传给全局指针sigqueue\_cachep。  
687         /\* rootfs populating might need page-writeback \*/  
688         page\_writeback\_init();统计系统中所有内存节点的通用(NORMAL)内存页区中高页数水印值页数之外的额外内存总页数之和传给buffer\_pages。  
689 \#ifdef CONFIG\_PROC\_FS  
690         proc\_root\_init();只有在系统支持proc文件系统即配置了CONFIG\_PROC\_FS选项时才被调用。  
691 \#endif  
692         cgroup\_init();  
693         cpuset\_init();  
694         taskstats\_init\_early();  
695         delayacct\_init();  
696  
697         check\_bugs();  
698  
699         acpi\_early\_init(); /\* before LAPIC and SMP init \*/  
700         sfi\_init\_late();  
701  
702         ftrace\_init();  
703  
704         /\* Do the rest non-\_\_init'ed, we're now alive \*/  
705         rest\_init();该函数创建init()内核进程即1号进程，然后是系统启动进程即0号进程空闲。  
706 \}

[linux-2.6.36.tar.bz2]: http://www.cn.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.36.tar.bz2