分析內核初始化時(shí)根內存盤(pán)的加載過(guò)程(init/main.c)

作者：opera
　　
　　概述
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　　1)當內核配置了內存盤(pán)時(shí), 內核在初始化時(shí)可以將軟盤(pán)加載到內存盤(pán)中作為根盤(pán). 當同時(shí)配置了初始化內存盤(pán)(Initail RAM Disk)時(shí), 內核在初始化時(shí)可以在安裝主盤(pán)之前, 通過(guò)引導程序所加載的initrd文件建立一個(gè)內存初始化盤(pán), 首先將它安裝成根文件系統, 然后執行其根目錄下的linuxrc 文件, 可用于在安裝主盤(pán)之前加載一些內核模塊. 等到linuxrc 程序退出后, 再將主盤(pán)安裝成根文件系統, 并將內存初始化盤(pán)轉移安裝到其/initrd目錄下.
　　2)當主盤(pán)就是initrd所生成的內存初始化盤(pán)時(shí), 不再進(jìn)行重新安裝, 在DOS下用loadlin加載的搶救盤(pán)就是這種工作方式.
　　3)引導程序所加載的initrd為文件系統的映象文件, 可以是gzip壓縮的, 也可以是不壓縮的. 能夠識別的文件系統有minix,ext2,romfs三種.
　　4)當內核的根盤(pán)為軟盤(pán)時(shí), 內核初始化時(shí)會(huì )測試軟盤(pán)的指定部位是否存在文件系統或壓縮文件映象, 然后將之加載或解壓到內存盤(pán)中作為根盤(pán). 這是單張搶救軟盤(pán)的工作方式.

　　有關(guān)代碼
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　　代碼:
　　; init/main.c
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
　　kdev_t real_root_dev; 啟動(dòng)參數所設定的根盤(pán)設備
　　#endif
　　asmlinkage void __init start_kernel(void)
　　{
　　 char * command_line;
　　 unsigned long mempages;
　　 extern char saved_command_line[];
　　 lock_kernel();
　　 printk(linux_banner);
　　 setup_arch(command_line); arch/i386/kernel/setup.c中,初始化initrd_start和initrd_end兩個(gè)變量
　　 ...
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
　　 if (initrd_start !initrd_below_start_ok
　　 initrd_start min_low_pfn PAGE_SHIFT) {
　　 ; min_low_pfn為內核末端_end所開(kāi)始的物理頁(yè)號,initrd_start,initrd_end在rd.c中定義
　　 printk(KERN_CRIT initrd overwritten (0x%08lx 0x%08lx) -
　　 disabling it.n,initrd_start,min_low_pfn PAGE_SHIFT);
　　 initrd_start = 0;
　　 }
　　#endif
　　 ...
　　 kernel_thread(init, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGNAL); 創(chuàng )建init進(jìn)程
　　 unlock_kernel();
　　 current->need_resched = 1;
　　 cpu_idle();
　　}
　　static int init(void * unused)
　　{
　　 lock_kernel();
　　 do_basic_setup();
　　 /*
　　 * Ok, we have completed the initial bootup, and
　　 * we're essentially up and running. Get rid of the
　　 * initmem segments and start the user-mode stuff..
　　 */
　　 free_initmem();
　　 unlock_kernel();
　　 if (open(/dev/console, O_RDWR, 0) 0)
　　 printk(Warning: unable to open an initial console.n);
　　 (void) dup(0);
　　 (void) dup(0);
　　 /*
　　 * We try each of these until one succeeds.
　　 *
　　 * The Bourne shell can be used instead of init if we are
　　 * trying to recover a really broken machine.
　　 */
　　 if (execute_command)
　　 execve(execute_command,argv_init,envp_init);
　　 execve(/sbin/init,argv_init,envp_init);
　　 execve(/etc/init,argv_init,envp_init);
　　 execve(/bin/init,argv_init,envp_init);
　　 execve(/bin/sh,argv_init,envp_init);
　　 panic(No init found. Try passing init= option to kernel.);
　　}
　　static void __init do_basic_setup(void)
　　{
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
　　 int real_root_mountflags;
　　#endif
　　 ...
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
　　 real_root_dev = ROOT_DEV; ROOT_DEV為所請求根文件系統的塊設備
　　 real_root_mountflags = root_mountflags;
　　 if (initrd_start mount_initrd) root_mountflags = ~MS_RDONLY;
　　 else mount_initrd =0;
　　#endif
　　 start_context_thread();
　　 do_initcalls(); 會(huì )調用partition_setup()中加載內存盤(pán)
　　 /* .. filesystems .. */
　　 filesystem_setup();
　　 /* Mount the root filesystem.. */
　　 mount_root();
　　 mount_devfs_fs ();
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
　　 root_mountflags = real_root_mountflags;
　　 if (mount_initrd ROOT_DEV != real_root_dev
　　 MAJOR(ROOT_DEV) == RAMDISK_MAJOR MINOR(ROOT_DEV) == 0) {
　　 ; 如果當前根盤(pán)為initrd所建立的內存盤(pán)
　　 int error;
　　 int i, pid;
　　 pid = kernel_thread(do_linuxrc, /linuxrc, SIGCHLD); 創(chuàng )建新的任務(wù)去執行程序/linuxrc
　　 if (pid>0)
　　 while (pid != wait(i)); 等待linuxrc進(jìn)程退出
　　 if (MAJOR(real_root_dev) != RAMDISK_MAJOR
　　 || MINOR(real_root_dev) != 0) {
　　 ; 如果原來(lái)的根盤(pán)不是0號內存盤(pán),則使用原來(lái)的根文件系統,
　　 ; 并且將內存盤(pán)轉移到其/initrd目錄下
　　 error = change_root(real_root_dev,/initrd);
　　 if (error)
　　 printk(KERN_ERR Change root to /initrd:
　　 error %dn,error);
　　 }
　　 }
　　#endif
　　}
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
　　static int do_linuxrc(void * shell)
　　{
　　 static char *argv[] = { linuxrc, NULL, };
　　
　　 close(0);close(1);close(2);
　　 setsid(); 設置新的session號
　　 (void) open(/dev/console,O_RDWR,0);
　　 (void) dup(0);
　　 (void) dup(0);
　　 return execve(shell, argv, envp_init);
　　}
　　#endif
　　; arch/i386/kernel/setup.c
　　#define RAMDISK_IMAGE_START_MASK 0x07FF
　　#define RAMDISK_PROMPT_FLAG 0x8000
　　#define RAMDISK_LOAD_FLAG 0x4000
　　#define PARAM ((unsigned char *)empty_zero_page)
　　#define RAMDISK_FLAGS (*(unsigned short *) (PARAM+0x1F8)) 可用rdev設置的參數
　　#define LOADER_TYPE (*(unsigned char *) (PARAM+0x210))
　　#define INITRD_START (*(unsigned long *) (PARAM+0x218)) 初始化盤(pán)映象起始物理地址
　　#define INITRD_SIZE (*(unsigned long *) (PARAM+0x21c)) 初始化盤(pán)字節數
　　
　　void __init setup_arch(char **cmdline_p)
　　{
　　 ...
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_RAM
　　 rd_image_start = RAMDISK_FLAGS RAMDISK_IMAGE_START_MASK; 以塊為單位
　　 rd_prompt = ((RAMDISK_FLAGS RAMDISK_PROMPT_FLAG) != 0);
　　 rd_doload = ((RAMDISK_FLAGS RAMDISK_LOAD_FLAG) != 0);
　　#endif
　　 ...
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
　　 if (LOADER_TYPE INITRD_START) {
　　 if (INITRD_START + INITRD_SIZE = (max_low_pfn PAGE_SHIFT)) {
　　 ; max_low_pfn表示內核空間1G范圍以下最大允許的物理頁(yè)號
　　 reserve_bootmem(INITRD_START, INITRD_SIZE);
　　 initrd_start =
　　 INITRD_START ? INITRD_START + PAGE_OFFSET : 0; 轉變?yōu)閮群诉壿嫷刂?
　　 initrd_end = initrd_start+INITRD_SIZE;
　　 }
　　 else {
　　 printk(initrd extends beyond end of memory
　　 (0x%08lx > 0x%08lx)ndisabling initrdn,
　　 INITRD_START + INITRD_SIZE,
　　 max_low_pfn PAGE_SHIFT);
　　 initrd_start = 0;
　　 }
　　 }
　　#endif
　　 ...
　　}
　　; fs/partitions/check.c:
　　int __init partition_setup(void)
　　{
　　 device_init(); 包含ramdisk設備的初始化
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_RAM
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
　　 if (initrd_start mount_initrd) initrd_load();
　　 ;如果啟動(dòng)時(shí)加載了initrd文件,則用它去初始化根內存盤(pán)
　　 else
　　#endif
　　 rd_load(); 如果內核配置了內存盤(pán)并且根盤(pán)指定為軟盤(pán)則試圖將軟盤(pán)加載為根內存盤(pán)
　　#endif
　　 return 0;
　　}
　　__initcall(partition_setup);
　　; drivers/block/rd.c:
　　int rd_doload; /* 1 = load RAM disk, 0 = don't load */
　　int rd_prompt = 1; /* 1 = prompt for RAM disk, 0 = don't prompt */
　　int rd_image_start; /* starting block # of image */
　　#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
　　unsigned long initrd_start, initrd_end;
　　int