Linux5.x启动过程分析

Linux5.x启动过程 ARM Cotex_A7 RV1103

系统启动文件

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arch/arm/kernel/head.S

//Kernel startup code for all 32-bit CPUs
//kernel启动执行的位置	
Kernel startup entry point.
.arm

__HEAD
ENTRY(stext)
 ARM_BE8(setend	be )			@ ensure we are in BE8 mode

 THUMB(	badr	r9, 1f		)	@ Kernel is always entered in ARM.
 THUMB(	bx	r9		)	@ If this is a Thumb-2 kernel,
 THUMB(	.thumb			)	@ switch to Thumb now.
 THUMB(1:			)


bl	__lookup_processor_type

bl	__create_page_tables


ENTRY(__secondary_switched)
ldr	sp, [r7, #12]			@ get secondary_data.stack
mov	fp, #0
b	secondary_start_kernel
ENDPROC(__secondary_switched)

#include "head-common.S"



@第二段  C
b secondary_start_kernel

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source/kernel$ grep "secondary_start_kernel" * -nr

arch/arm/kernel/head-nommu.S:119:       b       secondary_start_kernel
arch/arm/kernel/smp.c:382:      "       b       secondary_start_kernel"

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arch/arm/kernel/smp.c

 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
{
	struct mm_struct *mm = &init_mm;
	unsigned int cpu;

	secondary_biglittle_init();

cpu_init();

local_irq_enable();
local_fiq_enable();
local_abt_enable();

/*
 * OK, it's off to the idle thread for us
 */
cpu_startup_entry(CPUHP_AP_ONLINE_IDLE);

void cpu_startup_entry(enum cpuhp_state state)
{
	arch_cpu_idle_prepare();
	cpuhp_online_idle(state);
	while (1)
		do_idle();
}
			https://blog.csdn.net/eidolon_foot/article/details/132575397
		void cpu_startup_entry(enum cpuhp_state state)
		{
			arch_cpu_idle_prepare();
			cpuhp_online_idle(state);
			while (1)
				do_idle();
		}

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这个cpu_startup_entry()函数是Linux内核启动最后一个关键步骤,它完成CPU的在线初始化。
			主要功能:
			1. 调用arch_cpu_idle_prepare(),进行CPU空闲状态下的架构相关初始化。
			2. 调用cpuhp_online_idle(),通知CPU热插拔子系统,CPU进入在线空闲状态。
			3. 进入死循环,反复调用do_idle()函数,让CPU进入空闲状态。
			do_idle()是一个架构相关的函数,它会让CPU进入低功耗的空闲状态,并等待下个任务的调度。
			在多核系统中,每个CPU的idle线程都会调用这个函数,进入空闲循环,等待调度新任务来运行。
			至此,Linux内核启动过程全部完成,硬件和CPU已经初始化完毕,可以正式运行应用程序和服务了。cpu_startup_entry函数让CPU进入正常的调度循环,这是操作系统运行的典型状态。
			这段代码定义了一个名为cpu_startup_entry的函数，它接受一个enum cpuhp_state类型的参数state。
			 
			函数的作用是在CPU启动时执行一些初始化操作。具体步骤如下：
			 
			调用arch_cpu_idle_prepare()函数进行CPU空闲状态的准备。
			调用cpuhp_online_idle(state)函数将CPU设置为在线空闲状态，其中state参数指定了CPU的状态。
			进入一个无限循环（while (1)），在循环中不断调用do_idle()函数执行CPU的空闲操作。
			这段代码的目的是在系统启动时将CPU置于空闲状态，并进行一些初始化操作，以确保系统的正常运行。

从kernel到init

参考博文
https://www.cnblogs.com/arnoldlu/p/10868354.html

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#include "head-common.S"
arch/arm/kernel/head-common.S

bl	__inflate_kernel_data		@ decompress .data to RAM
bl	memcpy				@ copy .data to RAM
bl	memset				@ clear .bss


b	start_kernel

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init/main.c

asmlinkage __visible void __init __no_sanitize_address start_kernel(void)
{
/* Do the rest non-__init'ed, we're now alive */
	arch_call_rest_init();
}


void __init __weak arch_call_rest_init(void)
{
	rest_init();
}

	
noinline void __ref rest_init(void)
{
	struct task_struct *tsk;
	int pid;

	pid = kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
	
	cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
	
	pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);
	
	
	schedule_preempt_disabled();
	/* Call into cpu_idle with preempt disabled */
	cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
	
	static int __ref kernel_init(void *unused)
	{
	
		if (execute_command) {
			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") ||
		!try_to_run_init_process("/etc/init") ||
		!try_to_run_init_process("/bin/init") ||
		!try_to_run_init_process("/bin/sh"))
		return 0;
	}

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kernel/kthread.c

int kthreadd(void *unused)
{
	 set_task_comm(tsk, "kthreadd");-------修改内核线程名为kthreadd。

	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。
	while (!list_empty(&kthread_create_list)) {
 

}

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。

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busybox-1.27.2/init/init.c

/* Default sysinit script. */
#ifndef INIT_SCRIPT
# define INIT_SCRIPT  "/etc/init.d/rcS"
#endif

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static void console_init(void)

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int init_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)

//{
console_init();
/* 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? */
//解析/etc/inittab文件，下面按照SYSINIT->WAIT->ONCE->RESPAWN|ASKFIRST顺序执行inittab内容。
parse_inittab();

}