busybox启动流程简单解析：从init到shell login
关键词：kernel_init()、init、inittab、wait/waitpid、fork/vfork、setsid()、execvp/execlp、dup2等等。
由于遇到一系列定制，从init开始加载不同服务，对服务异常等需要特殊处理。
如何在恰当的时机加载恰当的服务？如何对不同异常进行特殊处理？
这就有必要分析内核是如何加载init进程的？init进程是按照何种顺序启动各种服务的？init是如何管理这些服务的？系统开机后各种进程都是在哪里创立的？
带着这些问题来分析一下kernel->init、init进程本身、inittab配置文件、rcS、/etc/profile等等。
1. 从kernel到init
在内核启动的最后阶段start_kernel()->reset_init()创建第一个进程，即pid=0的idle进程，运行在内核态，也是唯一一个没有通过fork()或者kernel_thread()创建的进程。
这个进程最终进入start_kernel()->reset_init()->cpu_startup_entry()->cpu_idle_loop()。
在进程0中生成两个进程：一个是所有用户空间进程的祖先的init进程，一个是所有内核线程祖先的kthreadd。
static noinline void __ref rest_init(void) { ... kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS); numa_default_policy(); pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES); ... cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE); } static int __ref kernel_init(void *unused) {... if (ramdisk_execute_command) {--------------------------------可以在command line通过"rdinit=/sbin/init"来指定，如果指定则启动ramdisk。 ret = run_init_process(ramdisk_execute_command); if (!ret) return 0; pr_err("Failed to execute %s (error %d)\n", ramdisk_execute_command, ret); } if (execute_command) {----------------------------------------在command line中通过"init=/sbin/init"来指定，包括启动参数argv_init[]。 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") ||-----------------如果没有指定rdinit和init，那么依次尝试下面几个固定路径init程序。 !try_to_run_init_process("/etc/init") || !try_to_run_init_process("/bin/init") || !try_to_run_init_process("/bin/sh")) return 0; ... } int kthreadd(void *unused) { struct task_struct *tsk = current; /* Setup a clean context for our children to inherit. */ set_task_comm(tsk, "kthreadd");--------------------------------修改内核线程名为kthreadd。 ignore_signals(tsk); set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpu_all_mask); set_mems_allowed(node_states[N_MEMORY]); current->flags |= PF_NOFREEZE; cgroup_init_kthreadd(); for (;;) { set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); if (list_empty(&kthread_create_list)) schedule(); __set_current_state(TASK_RUNNING); spin_lock(&kthread_create_lock); while (!list_empty(&kthread_create_list)) {----------------内核线程的创建是由kthreadd遍历kthread_create_list列表，然后取出成员，通过create_kthread()创建内核线程。 struct kthread_create_info *create; create = list_entry(kthread_create_list.next, struct kthread_create_info, list); list_del_init(&create->list); spin_unlock(&kthread_create_lock); create_kthread(create); spin_lock(&kthread_create_lock); } spin_unlock(&kthread_create_lock); } return 0; }
经过上面的分析可以知道pid-0是所有进程/线程的祖先，init负责所有用户空间进程创建，kthreadd是所有内核线程的祖先。
简单看一个系统的进程执行snap如下：
PID USER PR NI VIRT RES %CPU %MEM TIME+ S COMMAND 1 root 20 0 2.3m 1.7m 0.0 0.2 0:01.75 S init------------------------------所有用户空间进程的祖先。 135 root 20 0 2.3m 1.9m 0.0 0.3 0:00.02 S `- syslogd 138 root 20 0 2.3m 1.8m 0.0 0.2 0:00.03 S `- klogd 143 root 20 0 4.1m 3.1m 0.0 0.4 0:00.00 S `- sshd 155 root 20 0 2.3m 1.6m 0.0 0.2 0:00.04 S `- autologin 156 root 20 0 2.3m 1.9m 0.0 0.3 0:00.10 S `- sh 161 root 20 0 2.3m 1.6m 0.0 0.2 0:00.28 S `- monito+ 629 root 20 0 2.2m 1.3m 0.5 0.2 0:00.01 S `- sl+ 623 root 20 0 2.7m 1.7m 2.1 0.2 0:00.14 R `- top 2 root 20 0 0.0m 0.0m 0.0 0.0 0:00.00 S kthreadd---------------------------所有内核线程的祖先。 3 root 20 0 0.0m 0.0m 0.0 0.0 0:00.27 S `- ksoftirqd/0 4 root 20 0 0.0m 0.0m 0.0 0.0 0:00.04 S `- kworker/0:0 5 root 0 -20 0.0m 0.0m 0.0 0.0 0:00.00 S `- kworker/0:0H 6 root 20 0 0.0m 0.0m 0.0 0.0 0:00.04 S `- kworker/u2:0
2. init(of busybox)分析
init_main()也即busybox中的init进程入口。init上承kernel，下起用户空间进程，配置了整个用户空间工作环境。
首先初始化串口、环境变量等；解析/etc/inittab文件；初始化信号处理函数；然后依次执行SYSINIT、WAIT、ONCE选项；最后在while(1)中监控RESPAWN|ASKFIRST选项。
int init_main(int argc, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE; int init_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) { if (argv[1] && strcmp(argv[1], "-q") == 0) { return kill(1, SIGHUP); } ... die_func = sleep_much; console_init(); set_sane_term(); xchdir("/"); setsid(); /* Make sure environs is set to something sane */----------------------设置环境变量，SHELL指向/bin/sh。 putenv((char *) "HOME=/"); putenv((char *) bb_PATH_root_path); putenv((char *) "SHELL=/bin/sh"); putenv((char *) "USER=root"); /* needed? why? */ if (argv[1]) xsetenv("RUNLEVEL", argv[1]); #if !ENABLE_FEATURE_INIT_QUIET message(L_CONSOLE | L_LOG, "init started: %s", bb_banner); #endif /* Check if we are supposed to be in single user mode */ if (argv[1] && (strcmp(argv[1], "single") == 0 || strcmp(argv[1], "-s") == 0 || LONE_CHAR(argv[1], '1')) ) { new_init_action(RESPAWN, bb_default_login_shell, ""); } else { parse_inittab();---------------------------------------------------解析/etc/inittab文件，下面按照SYSINIT->WAIT->ONCE->RESPAWN|ASKFIRST顺序执行inittab内容。 } ... if (ENABLE_FEATURE_INIT_MODIFY_CMDLINE) { strncpy(argv[0], "init", strlen(argv[0])); while (*++argv) nuke_str(*argv); } if (!DEBUG_INIT) {-----------------------------------------------------初始化信号处理。 struct sigaction sa; memset(&sa, 0, sizeof(sa)); sigfillset(&sa.sa_mask); sigdelset(&sa.sa_mask, SIGCONT); sa.sa_handler = stop_handler; sigaction_set(SIGTSTP, &sa); /* pause */ sigaction_set(SIGSTOP, &sa); /* pause */ bb_signals_recursive_norestart(0 + (1 << SIGINT) /* Ctrl-Alt-Del */ + (1 << SIGQUIT) /* re-exec another init */ #ifdef SIGPWR + (1 << SIGPWR) /* halt */ #endif + (1 << SIGUSR1) /* halt */ + (1 << SIGTERM) /* reboot */ + (1 << SIGUSR2) /* poweroff */ #if ENABLE_FEATURE_USE_INITTAB + (1 << SIGHUP) /* reread /etc/inittab */ #endif , record_signo); } /* Now run everything that needs to be run */ /* First run the sysinit command */ run_actions(SYSINIT);---------------------------------------------------首先运行SYSINIT，其次是WAIT和ONCE，这里也体现了/etc/inittab中不同优先级。 check_delayed_sigs();---------------------------------------------------检查是否收到SIGHUP、SIGINT、SIGQUIT、SIGPWR、SIGTERM等信号，并进行处理。 /* Next run anything that wants to block */ run_actions(WAIT); check_delayed_sigs(); /* Next run anything to be run only once */ run_actions(ONCE); while (1) { int maybe_WNOHANG; maybe_WNOHANG = check_delayed_sigs();--------------------------------返回1表示有信号被check_delayed_sigs()检测到；0表示没有信号。 run_actions(RESPAWN | ASKFIRST);-------------------------------------这里也是RESPAWN|ASKFIRST能起作用的地方，在init中循环处理。进入run_action()一看究竟。 maybe_WNOHANG |= check_delayed_sigs(); sleep(1); maybe_WNOHANG |= check_delayed_sigs(); if (maybe_WNOHANG) maybe_WNOHANG = WNOHANG; while (1) { pid_t wpid; struct init_action *a; wpid = waitpid(-1, NULL, maybe_WNOHANG);-------------------------- -1表示等待任一子进程。若成功则返回状态改变的子进程ID，若出错则返回-1，若指定了WNOHANG选项且pid指定的子进程状态没有发生改变则返回0。 if (wpid <= 0) break; a = mark_terminated(wpid);----------------------------------------将进程的init_action->pid改成0. if (a) { message(L_LOG, "process '%s' (pid %d) exited. " "Scheduling for restart.", a->command, wpid); } maybe_WNOHANG = WNOHANG; } } /* while (1) */ }
2.1 console设置
console_init()获取console文件相关环境变量，然后打开并将STDIN_FILENO和STDOUT_FILENO重定向到console。最后设置终端配置。
static void console_init(void) { #ifdef VT_OPENQRY int vtno; #endif char *s; s = getenv("CONSOLE"); if (!s) s = getenv("console"); #if defined(__FreeBSD__) || defined(__FreeBSD_kernel__) if (!s) s = (char*)"/dev/console"; #endif if (s) { int fd = open(s, O_RDWR | O_NONBLOCK | O_NOCTTY); if (fd >= 0) { dup2(fd, STDIN_FILENO); dup2(fd, STDOUT_FILENO); xmove_fd(fd, STDERR_FILENO); } dbg_message(L_LOG, "console='%s'", s); } else { bb_sanitize_stdio(); } s = getenv("TERM"); #ifdef VT_OPENQRY if (ioctl(STDIN_FILENO, VT_OPENQRY, &vtno) != 0) { if (!s || strcmp(s, "linux") == 0) putenv((char*)"TERM=vt102"); # if !ENABLE_FEATURE_INIT_SYSLOG log_console = NULL; # endif } else #endif if (!s) putenv((char*)"TERM=" CONFIG_INIT_TERMINAL_TYPE); }
2.2 inittab解析
parse_inittab()用于解析/etc/inittab文件，并将解析结果通过new_init_action()插入到init_action_list链表中。
static void parse_inittab(void) { char *token[4]; parser_t *parser = config_open2("/etc/inittab", fopen_for_read);-------------打开/etc/inittab文件，句柄在parser->fd中。 ... while (config_read(parser, token, 4, 0, "#:", PARSE_NORMAL & ~(PARSE_TRIM | PARSE_COLLAPSE))) {----------------分隔符是“#”或者“:”，解析的结果放在token[]中。按照optional_tty:ignored_runlevel:action:command顺序排布。 /* order must correspond to SYSINIT..RESTART constants */ static const char actions[] ALIGN1 = "sysinit\0""wait\0""once\0""respawn\0""askfirst\0" "ctrlaltdel\0""shutdown\0""restart\0"; int action; char *tty = token[0]; if (!token[3]) /* less than 4 tokens */ goto bad_entry; action = index_in_strings(actions, token[2]);----------------------------token[2]对应action类型，通过actions转化成数值，通过左移对应位数后即是new_init_action()是别的类型。 if (action < 0 || !token[3][0]) /* token[3]: command */ goto bad_entry; /* turn .*TTY -> /dev/TTY */ if (tty[0]) { tty = concat_path_file("/dev/", skip_dev_pfx(tty));------------------token[0]对应tty设备序号。 } new_init_action(1 << action, token[3], tty);-----------------------------token[3]是应用的路径。 if (tty[0]) free(tty); continue; bad_entry: message(L_LOG | L_CONSOLE, "Bad inittab entry at line %d", parser->lineno); } config_close(parser); } static void new_init_action(uint8_t action_type, const char *command, const char *cons) { struct init_action *a, **nextp; nextp = &init_action_list; while ((a = *nextp) != NULL) {-----------------------------------------------遍历init_action_list，目的是避免重复action。如果发现已有action，则删除，然后重新加入init_action_list中。 if (strcmp(a->command, command) == 0 && strcmp(a->terminal, cons) == 0 ) { /* Remove from list */ *nextp = a->next; /* Find the end of the list */ while (*nextp != NULL) nextp = &(*nextp)->next;------------------------------------------直到尾部 a->next = NULL; goto append; } nextp = &a->next;---------------------------------------------------------直到尾部 } a = xzalloc(sizeof(*a) + strlen(command));------------------------------------重新申请action，并重新复制。 /* Append to the end of the list */ append: *nextp = a; a->action_type = action_type; strcpy(a->command, command); safe_strncpy(a->terminal, cons, sizeof(a->terminal)); dbg_message(L_LOG | L_CONSOLE, "command='%s' action=%x tty='%s'\n", a->command, a->action_type, a->terminal); }
2.3 各种类型action
/etc/inittab中不同action类型有着先后顺序：SYSINIT > WAIT > ONCE > RESPAWN | ASKFIRST。
#define SYSINIT 0x01-----------------最先开始启动，并且执行完毕后才会进入WAIT。 #define WAIT 0x02-----------------在SYSINIT之后启动，并且执行完毕后才会启动ONCE。 #define ONCE 0x04-----------------在WAIT之后启动，但是后面的并不需要等待执行完毕。 #define RESPAWN 0x08-----------------在ONCE之后启动，退出后会重新启动。 #define ASKFIRST 0x10-----------------类似RESPAWN，但是需要<Enter>确认。 #define CTRLALTDEL 0x20-----------------收到SIGINIT后执行，并且执行完毕后开始执行RESPAWN和ASKFIRST。 #define SHUTDOWN 0x40-----------------在kill所有进程之后启动SHUTDOWN。这是为RESTART或者底层halt/reboot/poweroff做准备。 #define RESTART 0x80-----------------收到SIGQUIT后执行RESTART。
run_actions()运行统一action类型的所有命令。但是对于RESPAWN|ASKFIRST特殊处理。
static void run_actions(int action_type) { struct init_action *a; for (a = init_action_list; a; a = a->next) { if (!(a->action_type & action_type))------------------------------------根据action_type进行过滤。 continue; if (a->action_type & (SYSINIT | WAIT | ONCE | CTRLALTDEL | SHUTDOWN)) {-对于SYSINIT | WAIT | ONCE | CTRLALTDEL | SHUTDOWN类型action，都是无条件运行。 pid_t pid = run(a); if (a->action_type & (SYSINIT | WAIT | CTRLALTDEL | SHUTDOWN))------这里的waitfor()是等待进程执行结束，说明SYSINIT | WAIT | CTRLALTDEL | SHUTDOWN几种类型的action是不允许并行的，即使同一类型action。 waitfor(pid); } if (a->action_type & (RESPAWN | ASKFIRST)) { if (a->pid == 0)----------------------------------------------------pid为0是一个特殊标记，这样避免造成重复运行。不为0表示对应命令已经运行中。 a->pid = run(a); } } } static pid_t run(const struct init_action *a) { pid_t pid; sigprocmask_allsigs(SIG_BLOCK); if (BB_MMU && (a->action_type & ASKFIRST)) pid = fork(); else pid = vfork();--------------------------------------------------fork()下面父进程和子进程执行同样代码，但是可以通过pid进行区分。fork()调用一次返回两次：pid小于0表示错误；pid=0表示子进程；pid大于0位父进程中返回的子进程pid。 if (pid < 0) message(L_LOG | L_CONSOLE, "can't fork"); if (pid) {----------------------------------------------------------pid不为0，说明是在父进程环境中，返还pid给调用者。 sigprocmask_allsigs(SIG_UNBLOCK); return pid; /* Parent or error */ } /* Child */----------------------------------------------------------执行到这里说明是出于子进程中，因为pid>0。 /* Reset signal handlers that were set by the parent process */ reset_sighandlers_and_unblock_sigs();--------------------------------对init中设置的各种signal进行复位。 setsid();------------------------------------------------------------ if (!open_stdio_to_tty(a->terminal)) _exit(EXIT_FAILURE); if (BB_MMU && (a->action_type & ASKFIRST)) {-------------------------对于ASKFIRST类型action，需要等待输入<Enter>。 static const char press_enter[] ALIGN1 = #ifdef CUSTOMIZED_BANNER #include CUSTOMIZED_BANNER #endif "\nPlease press Enter to activate this console. "; char c; dbg_message(L_LOG, "waiting for enter to start '%s'" "(pid %d, tty '%s')\n", a->command, getpid(), a->terminal); full_write(STDOUT_FILENO, press_enter, sizeof(press_enter) - 1); while (safe_read(STDIN_FILENO, &c, 1) == 1 && c != '\n') continue; } ... message(L_LOG, "starting pid %u, tty '%s': '%s'", (int)getpid(), a->terminal, a->command); init_exec(a->command);-----------------------------------------------执行对应命令。 /* We're still here? Some error happened. */ _exit(-1); } static void init_exec(const char *command) { /* +8 allows to write VLA sizes below more efficiently: */ unsigned command_size = strlen(command) + 8; /* strlen(command) + strlen("exec ")+1: */ char buf[command_size]; /* strlen(command) / 2 + 4: */ char *cmd[command_size / 2]; int dash; dash = (command[0] == '-' /* maybe? && command[1] == '/' */); command += dash; ... if (ENABLE_FEATURE_INIT_SCTTY && dash) { /* _Attempt_ to make stdin a controlling tty. */ ioctl(STDIN_FILENO, TIOCSCTTY, 0 /*only try, don't steal*/); } /* Here command never contains the dash, cmd[0] might */ BB_EXECVP(command, cmd);---------------------------------------------fork()创建子进程，execvp()把当前今晨替换为一个新锦成，且新锦成与元进程有相同的pid。fork()和execvp()联用将进程创建和应用加载分离。 message(L_LOG | L_CONSOLE, "can't run '%s': %s", command, strerror(errno)); /* returns if execvp fails */ } #define BB_EXECVP(prog,cmd) execvp(prog,cmd) #define BB_EXECLP(prog,cmd,...) execlp(prog,cmd,__VA_ARGS__)
2.4 异常信号处理
check_delayed_sigs()对接收到的各种异常信号进行处理，包括SIGHUP、SIGINT、SIGQUIT、SIGPWR、SIGTERM等。
static int check_delayed_sigs(void) { int sigs_seen = 0; while (1) { smallint sig = bb_got_signal; if (!sig) return sigs_seen; bb_got_signal = 0; sigs_seen = 1; #if ENABLE_FEATURE_USE_INITTAB if (sig == SIGHUP)------------------------重新执行/etc/inittab中的选项。 reload_inittab(); #endif if (sig == SIGINT) run_actions(CTRLALTDEL);--------------执行CTRLALTDEL选项。 if (sig == SIGQUIT) { exec_restart_action(); } if ((1 << sig) & (0 #ifdef SIGPWR + (1 << SIGPWR) #endif + (1 << SIGUSR1) + (1 << SIGUSR2) + (1 << SIGTERM) )) { halt_reboot_pwoff(sig); } } } static void reload_inittab(void) { struct init_action *a, **nextp; message(L_LOG, "reloading /etc/inittab"); for (a = init_action_list; a; a = a->next) a->action_type = 0;-------------------------------将init_action_list链表上所有选项清除。 parse_inittab(); #if ENABLE_FEATURE_KILL_REMOVED for (a = init_action_list; a; a = a->next) if (a->action_type == 0 && a->pid != 0)-----------对pid不为0，action_type为0的进程发送SIGTERM信号。 kill(a->pid, SIGTERM); if (CONFIG_FEATURE_KILL_DELAY) {----------------------对于定义了CONFIG_FEATURE_KILL_DELAY，延迟然后发送SIGKILL信号。 /* NB: parent will wait in NOMMU case */ if ((BB_MMU ? fork() : vfork()) == 0) { /* child */ sleep(CONFIG_FEATURE_KILL_DELAY); for (a = init_action_list; a; a = a->next) if (a->action_type == 0 && a->pid != 0) kill(a->pid, SIGKILL); _exit(EXIT_SUCCESS); } } #endif nextp = &init_action_list; while ((a = *nextp) != NULL) { if ((a->action_type & ~SYSINIT) == 0 && a->pid == 0) {---忽略SYSINIT类型action，并且对pid为0的特殊情况交给init去处理。 *nextp = a->next; free(a); } else { nextp = &a->next; } } }
SIGQUIT信号调用exec_restart_action()来执行restart操作。
/* Handler for QUIT - exec "restart" action, * else (no such action defined) do nothing */ static void exec_restart_action(void) { struct init_action *a; for (a = init_action_list; a; a = a->next) { if (!(a->action_type & RESTART))-----------------------只执行RESTART类型action，如果没有定义RESTART类型action则不会执行以下操作。 continue; reset_sighandlers_and_unblock_sigs(); run_shutdown_and_kill_processes();---------------------执行SHUTDOWN类型action，并且kill所有除init之外的进程。 #ifdef RB_ENABLE_CAD reboot(RB_ENABLE_CAD); /* misnomer */------------------CAD的意思是Ctrl-Alt_del，这里表示按下Ctrl-Alt-Del立即重启。 #endif if (open_stdio_to_tty(a->terminal)) { dbg_message(L_CONSOLE, "Trying to re-exec %s", a->command); init_exec(a->command);------------------------------执行RESTART类型action。 } /* Open or exec failed */ pause_and_low_level_reboot(RB_HALT_SYSTEM);-------------重启一个子进程执行RB_HALT_SYSTEM类型重启。 /* not reached */ } } static void run_shutdown_and_kill_processes(void) { run_actions(SHUTDOWN);--------------------------------------首先执行SHUTDOWN类型action。 message(L_CONSOLE | L_LOG, "The system is going down NOW!"); /* Send signals to every process _except_ pid 1 */ kill(-1, SIGTERM);----------------------------------------然后分别对init进程之外的所有进程发送SIGTERM和SIGKILL信号。 message(L_CONSOLE, "Sent SIG%s to all processes", "TERM"); sync(); sleep(1); kill(-1, SIGKILL); message(L_CONSOLE, "Sent SIG%s to all processes", "KILL"); sync(); /*sleep(1); - callers take care about making a pause */ } static void pause_and_low_level_reboot(unsigned magic) { pid_t pid; /* Allow time for last message to reach serial console, etc */ sleep(1); pid = vfork(); if (pid == 0) { /* child */------------------------------创建一个子进程执行reboot命令。 reboot(magic); _exit(EXIT_SUCCESS); } while (1) sleep(1); }
不同信号对应不同重启操作，SIGTERM对应RB_AUTOBOOT；SIGUSR2对应RB_POWER_OFF；其余对应RB_HALT_SYSTEM。
/* The SIGPWR/SIGUSR[12]/SIGTERM handler */ static void halt_reboot_pwoff(int sig) { const char *m; unsigned rb; reset_sighandlers_and_unblock_sigs(); run_shutdown_and_kill_processes(); m = "halt"; rb = RB_HALT_SYSTEM; if (sig == SIGTERM) { m = "reboot"; rb = RB_AUTOBOOT; } else if (sig == SIGUSR2) { m = "poweroff"; rb = RB_POWER_OFF; } message(L_CONSOLE, "Requesting system %s", m); pause_and_low_level_reboot(rb); /* not reached */ }
上面这些操作对应的reboot系统调用，不同的magic表示不同的做操，具体看看内核中都做了哪些动作。
看看libc的sys/reboot.h中的定义：
/* Perform a hard reset now. */ #define RB_AUTOBOOT 0x01234567 /* Halt the system. */ #define RB_HALT_SYSTEM 0xcdef0123 /* Enable reboot using Ctrl-Alt-Delete keystroke. */ #define RB_ENABLE_CAD 0x89abcdef /* Disable reboot using Ctrl-Alt-Delete keystroke. */ #define RB_DISABLE_CAD 0 /* Stop system and switch power off if possible. */ #define RB_POWER_OFF 0x4321fedc /* Suspend system using software suspend. */ #define RB_SW_SUSPEND 0xd000fce2 /* Reboot system into new kernel. */ #define RB_KEXEC 0x45584543
内核中命令定义如下：
#define LINUX_REBOOT_CMD_RESTART 0x01234567------------------------重启系统，使用kernel_restart()。 #define LINUX_REBOOT_CMD_HALT 0xCDEF0123-----------------------挂起系统，使用kernel_halt()。 #define LINUX_REBOOT_CMD_CAD_ON 0x89ABCDEF---------------------内核变量C_A_D置位，如果为1则ctrl_alt_del()中将调用deffered_cad()函数。里面执行kernel_restart()。 #define LINUX_REBOOT_CMD_CAD_OFF 0x00000000 #define LINUX_REBOOT_CMD_POWER_OFF 0x4321FEDC----------------------关闭系统，移除所有供电。调用kernel_power_off()。 #define LINUX_REBOOT_CMD_RESTART2 0xA1B2C3D4-----------------------从用户空间传入字符串，然后重启系统调用kernel_restart()。 #define LINUX_REBOOT_CMD_SW_SUSPEND 0xD000FCE2---------------------进入休眠，调用hibernate()。 #define LINUX_REBOOT_CMD_KEXEC 0x45584543----------------------暂停当前系统，重启一个新内核。
3. /etc/inittab解析
inittab文件中一行表示一个action。
每一行有4个组成部分，分别是：id、runlevels、action、process。
id表示process使用的tty设备；runlevels在busybox中不支持；action是sysinit、wait、once、respawn、askfirst中的一种；process是命令及其参数。
# /etc/inittab # # Copyright (C) 2001 Erik Andersen <andersen@codepoet.org> # # Note: BusyBox init doesn't support runlevels. The runlevels field is # completely ignored by BusyBox init. If you want runlevels, use # sysvinit. # # Format for each entry: <id>:<runlevels>:<action>:<process> # # id == tty to run on, or empty for /dev/console # runlevels == ignored # action == one of sysinit, respawn, askfirst, wait, and once # process == program to run # Startup the system ::sysinit:/bin/mount -t proc proc /proc ::sysinit:/bin/mount -o remount,rw / ::sysinit:/bin/mkdir -p /dev/pts ::sysinit:/bin/mkdir -p /dev/shm ::sysinit:/bin/mount -a ::sysinit:/bin/hostname -F /etc/hostname # now run any rc scripts ::sysinit:/etc/init.d/rcS----------------------------------------------------------------sysinit的最后一个是调用rcS。 # Put a getty on the serial port console::respawn:/sbin/getty -L -n -l /etc/autologin console 0 vt100 # GENERIC_SERIAL----login启动的console。 # Stuff to do for the 3-finger salute #::ctrlaltdel:/sbin/reboot # Stuff to do before rebooting ::shutdown:/etc/init.d/rcK---------------------------------------------------------------SHUTDOWN最先执行rcK。 ::shutdown:/sbin/swapoff -a ::shutdown:/bin/umount -a -r
下面看看一个rcS示例，结合上面init进程树。
init通过/etc/inittab调用/etc/init.d/rcS，调用了S01logging和S50sshd，创建了syslogd、klogd、sshd几个进程。
#!/bin/sh # To start mdev echo "Starting mdev..." echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug mdev -s mount -t debugfs none /sys/kernel/debug # To enable watchdog #watchdog -t 14 -T 44 /dev/watchdog # To start network printf "Starting network: " /sbin/ifup -a [ $? = 0 ] && echo "OK" || echo "FAIL" #To start syslog /etc/init.d/S01logging start # # To start sshd # /etc/init.d/S50sshd start ...
init还创建了login进程，getty打开tty设备，然后调用/bin/autologin。
/bin/autologin中调用/bin/login，通过-f跳过验证。
#!/bin/sh /bin/login -f root----------------------选项-f表示不对root用户验证。
从开机到login的路径为，init -> /etc/inittab -> /sbin/getty -> /etc/autologin -> /bin/login。
4. login进程
login进程主要工作是处理用户验证，验证通过后设置新用户环境，并启动shell。
如果没有设置ENABLE_LOGIN_SESSION_AS_CHILD的情况下，shell进程会替代loging进程。
用户就得到一个新的shell环境，进行各种业务处理。
int login_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) { enum { LOGIN_OPT_f = (1<<0), LOGIN_OPT_h = (1<<1), LOGIN_OPT_p = (1<<2), }; char *fromhost; ...
openlog(applet_name, LOG_PID | LOG_CONS, LOG_AUTH); while (1) { /* flush away any type-ahead (as getty does) */ tcflush(0, TCIFLUSH); if (!username[0]) get_username_or_die(username, sizeof(username)); #if ENABLE_PAM... #else /* not PAM */ pw = getpwnam(username); if (!pw) { strcpy(username, "UNKNOWN"); goto fake_it; } if (pw->pw_passwd[0] == '!' || pw->pw_passwd[0] == '*') goto auth_failed; if (opt & LOGIN_OPT_f) break; /* -f USER: success without asking passwd */ if (pw->pw_uid == 0 && !is_tty_secure(short_tty)) goto auth_failed; /* Don't check the password if password entry is empty (!) */ if (!pw->pw_passwd[0]) break; fake_it: if (ask_and_check_password(pw) > 0) break; #endif /* ENABLE_PAM */... } /* while (1) */ alarm(0); if (pw->pw_uid != 0) die_if_nologin(); #if ENABLE_LOGIN_SESSION_AS_CHILD-----------------------------------------------------没有定义此宏的情况下，新建的shell进程就会替代当前/bin/login进程。 child_pid = vfork(); if (child_pid != 0) { if (child_pid < 0) bb_perror_msg("vfork"); else { if (safe_waitpid(child_pid, NULL, 0) == -1) bb_perror_msg("waitpid"); update_utmp_DEAD_PROCESS(child_pid); } IF_PAM(login_pam_end(pamh);) return 0; } #endif IF_SELINUX(initselinux(username, full_tty, &user_sid);) fchown(0, pw->pw_uid, pw->pw_gid);-------------------------------------------------将当前用户切换到登录用户id和用户组id。 fchmod(0, 0600); update_utmp(getpid(), USER_PROCESS, short_tty, username, run_by_root ? opt_host : NULL); /* We trust environment only if we run by root */ if (ENABLE_LOGIN_SCRIPTS && run_by_root) run_login_script(pw, full_tty); change_identity(pw); setup_environment(pw->pw_shell, (!(opt & LOGIN_OPT_p) * SETUP_ENV_CLEARENV) + SETUP_ENV_CHANGEENV, pw); ... if (access(".hushlogin", F_OK) != 0) motd(); if (pw->pw_uid == 0) syslog(LOG_INFO, "root login%s", fromhost); if (ENABLE_FEATURE_CLEAN_UP) free(fromhost); IF_SELINUX(set_current_security_context(user_sid);) signal(SIGINT, SIG_DFL); /* Exec login shell with no additional parameters */ run_shell(pw->pw_shell, 1, NULL);--------------------------------------------------运行shell程序，比如这里指定/bin/sh。 }
run_shell()根据shell指定的路径，additional_args附加参数到shell。
然后调用execv()来替换当前进程。
void FAST_FUNC run_shell(const char *shell, int loginshell, const char **additional_args) { const char **args; args = additional_args; while (args && *args) args++; args = xmalloc(sizeof(char*) * (2 + (args - additional_args))); if (!shell || !shell[0]) shell = DEFAULT_SHELL;------------------------------------------------------------shell参数可以通过pw->pw_shell指定，否则使用默认的DEFAULT_SHELL，指向/bin/sh。 args[0] = bb_get_last_path_component_nostrip(shell); if (loginshell) args[0] = xasprintf("-%s", args[0]); args[1] = NULL; if (additional_args) { int cnt = 1; for (;;) if ((args[cnt++] = *additional_args++) == NULL) break; } ... execv(shell, (char **) args); bb_perror_msg_and_die("can't execute '%s'", shell); }
5. ash shell
具体shell使用哪一种实现，是根据.config中的"Shells"设置。
结合上面的shell指向/bin/sh，所以最终使用的实现是ash。
CONFIG_SH_IS_ASH=y # CONFIG_SH_IS_HUSH is not set # CONFIG_SH_IS_NONE is not set # CONFIG_BASH_IS_ASH is not set # CONFIG_BASH_IS_HUSH is not set CONFIG_BASH_IS_NONE=y CONFIG_ASH=y
下面看看ash shell的处理流程，主要有初始化各种全局数据、解析参数，解析/etc/profile、/HOME/.profile并执行其中命令。
int ash_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) { volatile smallint state; struct jmploc jmploc; struct stackmark smark; /* Initialize global data */ INIT_G_misc();---------------------------------------------------------------全局变量设置。 INIT_G_memstack(); INIT_G_var(); #if ENABLE_ASH_ALIAS INIT_G_alias(); #endif INIT_G_cmdtable(); #if PROFILE monitor(4, etext, profile_buf, sizeof(profile_buf), 50); #endif ... if (argv[0] && argv[0][0] == '-')--------------------------------------------如果argv[0]以‘-’开头，则表示在login上下文中。 isloginsh = 1; if (isloginsh) {-------------------------------------------------------------如果当前状态时在login中，那么需要解析/etc/profile、$HOME/.profile、或者ENV变量，并执行其中内容。 const char *hp; state = 1; read_profile("/etc/profile");--------------------------------------------解析/etc/profile，并执行其中的命令。 state1: state = 2; hp = lookupvar("HOME"); if (hp) read_profile("$HOME/.profile"); } state2: state = 3; if ( #ifndef linux getuid() == geteuid() && getgid() == getegid() && #endif iflag ) { const char *shinit = lookupvar("ENV"); if (shinit != NULL && *shinit != '\0') read_profile(shinit); } popstackmark(&smark); state3: state = 4; if (minusc) { evalstring(minusc, 0); } if (sflag || minusc == NULL) { #if MAX_HISTORY > 0 && ENABLE_FEATURE_EDITING_SAVEHISTORY if (iflag) { const char *hp = lookupvar("HISTFILE"); if (!hp) { hp = lookupvar("HOME"); if (hp) { INT_OFF; hp = concat_path_file(hp, ".ash_history"); setvar0("HISTFILE", hp); free((char*)hp); INT_ON; hp = lookupvar("HISTFILE"); } } if (hp) line_input_state->hist_file = hp; # if ENABLE_FEATURE_SH_HISTFILESIZE hp = lookupvar("HISTFILESIZE"); line_input_state->max_history = size_from_HISTFILESIZE(hp); # endif } #endif state4: /* XXX ??? - why isn't this before the "if" statement */ cmdloop(1); } #if PROFILE monitor(0); #endif #ifdef GPROF { extern void _mcleanup(void); _mcleanup(); } #endif TRACE(("End of main reached\n")); exitshell(); }
再来看看上面提到的/etc/profile：
export PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin if [ "$PS1" ]; then if [ "`id -u`" -eq 0 ]; then export PS1='# ' else export PS1='$ ' fi fi export PAGER='/bin/more ' export EDITOR='/bin/vi' # Source configuration files from /etc/profile.d for i in /etc/profile.d/*.sh ; do--------------------------------遍历/etc/profile.d目录下的所有*.sh文件，并且执行。 if [ -r "$i" ]; then . $i fi unset i done
至此大概对从init到/etc/inittab，在从/etc/inittab启动各种服务，直至进入shell的流程有了大概的了解。
这里没有对ash shell、login等做详细分析。
从以上流程分析，大概可以看出从init到进入shell，相关的配置文件为/etc/inittab、/etc/init.d/rcS、/etc/init.d/Sxx，以及shell使用的/etc/profile、$HOME/.profile、ENV等。
联系方式:arnoldlu@qq.com
posted on 2019-05-18 00:00 ArnoldLu 阅读(13332) 评论(0) 编辑 收藏 举报
