前面粗略分析start_kernel函数，此函数中基本上是对内存管理和各子系统的数据结构初始化。在内核初始化函数start_kernel执行到最后，就是调用rest_init函数，这个函数的主要使命就是创建并启动内核线程init。这个函数虽然意思为剩下的初始化，但是这个“剩下”的可是内容颇多，下面详细分析如下：
- /*
- * 我们必须确定在一个非__init函数或
- * 其他根线程（root thread）和初始化线程（init thread）间的竞态。
- * （这种竞态可能导致start_kernel在根线程运作到cpu_idle前被free_initmem“收割”。）
- *
- *
- * gcc-3.4 偶尔会将这个函数作为内联函数, 所以使用了noinline.
- */
- static __initdata DECLARE_COMPLETION(kthreadd_done);
-
- 定义一个complete变量来告诉init线程：kthreads线程已经创建完成。
- 从前似乎不是用complete锁，而是用大内核锁。
- static noinline void __init_refok rest_init(void)
- {
- int pid;
- rcu_scheduler_starting();
- /*
- * 我们必须先创建init内核线程，这样它就可以获得pid为1。
- * 尽管如此init线程将会挂起来等待创建kthreads线程。
- * 如果我们在创建kthreadd线程前调度它，就将会出现OOPS。
- */
- kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND);
- 创建kernel_init内核线程，内核的1号进程！！！！！
- numa_default_policy();
- 设定NUMA系统的内存访问策略为默认
- pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);
-
rcu_read_lock();
- 创建kthreadd内核线程，它的作用是管理和调度其它内核线程。
- 它循环运行一个叫做kthreadd的函数，该函数的作用是运行kthread_create_list全局链表中维护的内核线程。
- 调用kthread_create创建一个kthread，它会被加入到kthread_create_list 链表中；
- 被执行过的kthread会从kthread_create_list链表中删除；
- 且kthreadd会不断调用scheduler函数让出CPU。此线程不可关闭。
上面两个线程就是我们平时在Linux系统中用ps命令看到：
- tekkaman@Super-MAGI:~/development/analyze/linux-3.0$ ps -A
- PID TTY TIME CMD
- 1 ? 00:00:00 init
- 2 ? 00:00:00 kthreadd
- ......
- kthreadd_task = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
- rcu_read_unlock();
- complete(&kthreadd_done);
-
- /*
- * 为让系统运作起来，
- * boot idle线程必须至少执行一次schedule():
- */
- init_idle_bootup_task(current);
- preempt_enable_no_resched();
- schedule();
- preempt_disable();
- /* 在抢占禁用时调用cpu_idle */
- cpu_idle();
- 此时内核本体进入了idle状态，用循环消耗空闲的CPU时间片，该函数从不返回。在有其他进程需要工作的时候，该函数就会被抢占！这个函数因构架不同而异。
- }
在以上的函数中，内核创建了两个内核线程，一个是内核线程的管理者，另一个是内核初始化线程init，后者是我们分析内核启动需要关注的，这个线程继续做系统的初始化（其中就包含了设备驱动系统）：
- 下面这个函数就是内核init线程运行的函数，它将完成设备驱动程序的初始化，并调用init_post函数启动用户空间的init进程。
- static int __init kernel_init(void * unused)
- {
- /*
- * 等待kthreadd的启动完成.
- */
- wait_for_completion(&kthreadd_done);
- /*
- * init可以在任何节点（node）分配到内存页
- */
- set_mems_allowed(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
- /*
- * init可以在任何CPU上运行.
- */
- set_cpus_allowed_ptr(current, cpu_all_mask);
- 增加当前进程的CPU亲和力，使所有的CPU（如果是SMP）都可以运行本线程。
- 线程可以被迁移到被设置掩码的CPU上运行，但如果在位掩码中删除该CPU位，此线程就不会在那个CPU上运行。
- cad_pid = task_pid(current);
-
- cad_pid为接收Ctrl-alt-del操作的INT信号的进程ID，此处很明显是设为了init的PID
- smp_prepare_cpus(setup_max_cpus);
- do_pre_smp_initcalls();
- lockup_detector_init();
- smp_init();
- sched_init_smp();
- 以上代码是在SMP系统做准备，激活所有CPU，并开始SMP系统的调度。
- do_basic_setup();
- 到此，与构架相关的部分已经初始化完成了，do_basic_setup函数主要是初始化设备驱动，完成其他驱动程序（直接编译进内核的模块）的初始化。内核中大部分的启动数据输出（都是各设备的驱动模块输出）都是这里产生的。
- 此函数比较重要，以后会详细分析！
- /* 打开根文件系统中的 /dev/console , 此处不可失败 */
- if (sys_open((const char __user *) "/dev/console", O_RDWR, 0) < 0)
- printk(KERN_WARNING "Warning: unable to open an initial console.\n");
- 这是kernel_init（以后的init进程）打开的第一个文件，它也就成为了标准输入。
- 这里需要打开 /dev/console，如果没有这个节点，系统就出错。这个错误信息也是经常碰到的。可能的原因是：
- 1、制作文件系统的时候忘记创建/dev/console节点
- 2、文件系统挂载问题，挂载上的文件系统不是什么都没有，就是挂错了节点。
- (void) sys_dup(0);
- (void) sys_dup(0);
- 复制两次标准输入（0）的文件描述符（它是上面打开的/dev/console，也就是系统控制台）：
- 一个作为标准输出（1）
- 一个作为标准出错（2）
- 现在标准输入、标准输出、标准出错都是/dev/console了。
- 这个console在内核启动参数中可以配置为某个串口（ttySn、ttyOn等等），也可以是虚拟控制台（tty0）。所以我们就在串口或者显示器上看到了之后的系统登录提示。
- /*
- * 检查是否有早期用户空间的init程序。如果有，让其执行
- *
- */
- 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, 我们已经完成了启动初始化, and
- * 且我们本质上已经在运行。释放初始化用的内存（initmem）段
- * 并开始用户空间的程序..
- */
- init_post();
- return 0;
- }
- /* 这是一个非__init函数。强制让它为非内联函数，以防 gcc
- * 让它内联到init()中并成为init.text段的一部分。
- */
- 从此函数名可知，这个函数是运行在用户空间的init程序之前
- static noinline int init_post(void)
- {
- /* 在释放内存前，必须完成所有的异步 __init 代码 */
- async_synchronize_full();
- free_initmem();
- 释放所有init.* 段中的内存。
- mark_rodata_ro();
- 通过修改页表，保证只读数据段为只读属性。大部分构架为空函数。
- system_state = SYSTEM_RUNNING;
- 设置系统状态为运行状态
- numa_default_policy();
- 设定NUMA系统的内存访问策略为默认
- current->signal->flags |= SIGNAL_UNKILLABLE;
- 设置当前进程（init）为不可以杀进程（忽略致命的信号）
- if (ramdisk_execute_command) {
- run_init_process(ramdisk_execute_command);
- printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s\n",
- ramdisk_execute_command);
- }
- 如果ramdisk_execute_command有指定的init程序，就执行它。
- /*
- * 我们尝试以下的每个函数，直到函数成功执行.
- *
- * 如果我们试图修复一个真正有问题的设备，
- * Bourne shell 可以替代init进程。
- */
- if (execute_command) {
- run_init_process(execute_command);
- printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s. Attempting "
- "defaults...\n", execute_command);
- }
- 如果execute_command有指定的init程序，就执行它。
- run_init_process("/sbin/init");
- run_init_process("/etc/init");
- run_init_process("/bin/init");
- run_init_process("/bin/sh");
- panic("No init found. Try passing init= option to kernel. "
- "See Linux Documentation/init.txt for guidance.");
- 在检查完ramdisk_execute_command和execute_command为空的情况下，顺序执行以下初始化程序：如果都没有找到就打印错误信息。这也是我们做系统移植的时候经常碰到的错误信息，出现这个信息很有可能是：
- 1、你的启动参数配置有问题，通过 指定了init程序，但是没有找到，且默认的那四个程序也不在文件系统中。
- 2、文件系统挂载有问题，文件不存在
- 3、init程序没有执行权限
- 至此，内核的初始化结束，正式进入了用户空间的初始化过程！！
- }
本文转自张昺华-sky博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/sky-heaven/p/4533771.html
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