OpenHarmony（鸿蒙南向开发）——小型系统内核（LiteOS-A）【内核启动】

往期知识点记录：

内核态启动

内核启动流程

内核启动流程包含汇编启动阶段和C语言启动阶段2部分，如图1所示。汇编启动阶段完成CPU初始设置，关闭dcache/icache，使能FPU及neon，设置MMU建立虚实地址映射，设置系统栈，清理bss段，调用C语言main函数等。C语言启动阶段包含OsMain函数及开始调度等，其中如图1所示，OsMain函数用于内核基础初始化和架构、板级初始化等，其整体由内核启动框架主导初始化流程，图中右边区域为启动框架中可接受外部模块注册启动的阶段，各个阶段的说明如下表1所示。

图1 内核启动流程图

表1 启动框架层级

层级	说明
LOS_INIT_LEVEL_EARLIEST	最早期初始化说明：不依赖架构，单板以及后续模块会对其有依赖的纯软件模块初始化例如：Trace模块
LOS_INIT_LEVEL_ARCH_EARLY	架构早期初始化说明：架构相关，后续模块会对其有依赖的模块初始化，如启动过程中非必需的功能，建议放到LOS_INIT_LEVEL_ARCH层
LOS_INIT_LEVEL_PLATFORM_EARLY	平台早期初始化说明：单板平台、驱动相关，后续模块会对其有依赖的模块初始化，如启动过程中必需的功能，建议放到LOS_INIT_LEVEL_PLATFORM层例如：uart模块
LOS_INIT_LEVEL_KMOD_PREVM	内存初始化前的内核模块初始化说明：在内存初始化之前需要使能的模块初始化
LOS_INIT_LEVEL_VM_COMPLETE	基础内存就绪后的初始化说明：此时内存初始化完毕，需要进行使能且不依赖进程间通讯机制与系统进程的模块初始化例如：共享内存功能
LOS_INIT_LEVEL_ARCH	架构后期初始化说明：架构拓展功能相关，后续模块会对其有依赖的模块初始化
LOS_INIT_LEVEL_PLATFORM	平台后期初始化说明：单板平台、驱动相关，后续模块会对其有依赖的模块初始化例如：驱动内核抽象层初始化（mmc、mtd）
LOS_INIT_LEVEL_KMOD_BASIC	内核基础模块初始化说明：内核可拆卸的基础模块初始化例如：VFS初始化
LOS_INIT_LEVEL_KMOD_EXTENDED	内核扩展模块初始化说明：内核可拆卸的扩展模块初始化例如：系统调用初始化、ProcFS初始化、Futex初始化、HiLog初始化、HiEvent初始化、LiteIPC初始化
LOS_INIT_LEVEL_KMOD_TASK	内核任务创建说明：进行内核任务的创建（内核任务，软件定时器任务）例如：资源回收系统常驻任务的创建、SystemInit任务创建、CPU占用率统计任务创建
LOS_INIT_LEVEL_FINISH	内核初始化完成

编程样例

实例描述

新增一个内核模块，需要在内核初始化时进行该模块的初始化，则通过内核启动框架将该模块的初始化函数注册进内核启动流程中。

为方便学习，本演示代码直接在 . kernel /liteos_a/testsuites /kernel /src /osTest.c中编译验证即可。

示例代码

/* 内核启动框架头文件 */
#include "los_init.h"

/* 新增模块的初始化函数 */
unsigned int OsSampleModInit(void)
{
    PRINTK("OsSampleModInit SUCCESS!\n");
}

/* 在启动框架的目标层级中注册新增模块 */
LOS_MODULE_INIT(OsSampleModInit, LOS_INIT_LEVEL_KMOD_EXTENDED);
c

结果验证

main core booting up...

/* 根据实际运行环境，过程打印会有差异 */
......

/* 打印测试代码新增模块初始化函数 */
OsSampleModInit SUCCESS!

根据上述系统启动阶段的打印可知，内核在启动时进行了该注册模块的初始化函数调用，完成该模块的初始化操作。

说明： 启动框架中同一层级内的注册模块不能有依赖关系，建议新增模块按照上述启动阶段进行模块初始化的拆分，按需注册启动。

可通过查看系统编译生成文件OHOS_Image.map中.rodata.init.kernel.*段内的符号表来了解当前已注册进内核启动框架中的各个模块初始化入口，以及检查新注册的模块初始化入口是否生效。

用户态启动

用户态根进程启动

根进程是系统第一个用户态进程，进程ID为1，它是所有用户态进程的祖先。

图1 进程树示意图

根进程的启动过程

使用链接脚本将如下init启动代码放置到系统镜像指定位置。

#define LITE_USER_SEC_ENTRY   __attribute__((section(".user.entry")))
LITE_USER_SEC_ENTRY VOID OsUserInit(VOID *args)
{
#ifdef LOSCFG_KERNEL_DYNLOAD
    sys_call3(__NR_execve, (UINTPTR)g_initPath, 0, 0);
#endif
    while (true) {
    }
}
c

上述启动代码已在 kernel/liteos_a/kernel/user/src/los_user_init.c 中，g_initPath 根据启动设置的不同，其值为 /dev/shm/init 或 /bin/init。

系统启动阶段，OsUserInitProcess启动init进程。具体过程如下：

由内核OsLoadUserInit加载上述代码。
创建新的进程空间，启动/bin/init进程。

根进程的职责

启动关键系统程序或服务，如交互进程shell。

说明： 在OpenHarmony 中init进程通过读取/etc/init.cfg，根据配置执行指定命令，或启动指定进程（详见：init启动引导）。

监控回收孤儿进程，清理子进程中的僵尸进程。

用户态程序运行

用户态程序启动有如下常见方式：

shell命令启动进程。

  OHOS $ exec helloworld
  OHOS $ ./helloworld
  OHOS $ /bin/helloworld

通过POSIX接口启动新进程。 Fork方法创建一个新的进程，exec类接口执行一个全新的进程。

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