Linux内核启动流程-第二阶段start_kernel 函数

一.  Linux内核启动

上一篇文章简单介绍了 Linux内核启动的第一阶段，即执行汇编流程。

本文简单了解一下，Linux内核启动的第二阶段：start_kernel函数，这是一个 C 函数。

本文续上一篇文章的学习，地址如下：

Linux内核启动流程-第一阶段汇编流程简介_凌肖战的博客-CSDN博客

二.  Linux内核启动-start_kernel函数

start_kernel 通过调用众多的子函数来完成 Linux 启动之前的一些初始化工作，由于 start_kernel 函数里面调用的子函数太多，而这些子函数又很复杂，因此我们简单的来看一下一 些重要的子函数。

精简并添加注释后的 start_kernel 函数内容如下：

asmlinkage __visible void __init start_kernel ( void )

{

char * command_line ;

char * after_dashes ;

lockdep_init ();       /* lockdep 是死锁检测模块，此函数会初始化

                              * 两个 hash 表。此函数要求尽可能早的执行！

                              */

set_task_stack_end_magic (& init_task );  /* 设置任务栈结束魔术数，

                                                                  *用于栈溢出检测

                                                                  */

smp_setup_processor_id ();    /* 跟 SMP 有关 ( 多核处理器 ) ，设置处理器 ID 。

                                                * 有很多资料说 ARM 架构下此函数为空函数，那是因

                                                * 为他们用的老版本 Linux，而那时候 ARM 还没有多

                                                * 核处理器。

                                                */

debug_objects_early_init ();     /* 做一些和 debug 有关的初始化 */

boot_init_stack_canary ();        /* 栈溢出检测初始化 */

cgroup_init_early ();                 /* cgroup 初始化， cgroup 用于控制 Linux 系统资源 */

local_irq_disable ();                  /* 关闭当前 CPU 中断 */

early_boot_irqs_disabled = true ;

/*

* 中断关闭期间，做一些重要的操作，然后打开中断

*/

boot_cpu_init ();                          /* 跟 CPU 有关的初始化 */

page_address_init ();                  /* 页地址相关的初始化 */

pr_notice ( "%s" , linux_banner );   /* 打印 Linux 版本号、编译时间等信息 */

setup_arch (& command_line );    /* 架构相关的初始化，此函数会解析传递进来的

                                                    * ATAGS 或者设备树(DTB)文件。会根据设备树里面

                                                    * 的 model 和 compatible 这两个属性值来查找

                                                    * Linux 是否支持这个单板。此函数也会获取设备树

                                                    * 中 chosen 节点下的 bootargs 属性值来得到命令

                                                    * 行参数，也就是 uboot 中的 bootargs 环境变量的

                                                    * 值，获取到的命令行参数会保存到

                                                    *command_line 中。

                                                     */

mm_init_cpumask (& init_mm );                 /* 看名字，应该是和内存有关的初始化 */

setup_command_line ( command_line );    /* 好像是存储命令行参数 */

setup_nr_cpu_ids ();                          /* 如果只是 SMP( 多核 CPU) 的话，此函数用于获取

                                                           * CPU 核心数量，CPU 数量保存在变量

                                                           * nr_cpu_ids 中。

                                                           */

setup_per_cpu_areas ();         /* 在 SMP 系统中有用，设置每个 CPU 的 per-cpu 数据 */

smp_prepare_boot_cpu ();

build_all_zonelists ( NULL , NULL );     /* 建立系统内存页区 (zone) 链表 */

page_alloc_init ();                                /* 处理用于热插拔 CPU 的页 */

pr_notice ( "Kernel command line: %s\n" , boot_command_line );    /* 打印命令行信息 */

parse_early_param ();                                   /* 解析命令行中的 console 参数 */

after_dashes = parse_args ( "Booting kernel" ,

static_command_line , __start___param ,

__stop___param - __start___param ,

- 1 , - 1 , & unknown_bootoption );

if (! IS_ERR_OR_NULL ( after_dashes ))

parse_args ( "Setting init args" , after_dashes , NULL , 0 , - 1 , - 1 ,

set_init_arg );

jump_label_init ();

setup_log_buf ( 0 );   /* 设置 log 使用的缓冲区 */

pidhash_init ();       /* 构建 PID 哈希表， Linux 中每个进程都有一个 ID,

                               * 这个 ID 叫做 PID 。通过构建哈希表可以快速搜索进程

                               * 信息结构体。

                               */

vfs_caches_init_early ();    /* 预先初始化 vfs(虚拟文件系统) 的目录项和

                                           * 索引节点缓存

                                           */

sort_main_extable ();    /* 定义内核异常列表 */

trap_init ();                     /* 完成对系统保留中断向量的初始化 */

mm_init ();                     /* 内存管理初始化 */

 

sched_init ();                         /* 初始化调度器，主要是初始化一些结构体 */

preempt_disable ();               /* 关闭优先级抢占 */

if ( WARN (! irqs_disabled (),   /* 检查中断是否关闭，如果没有的话就关闭中断 */

"Interrupts were enabled *very* early, fixing it\n" ))

local_irq_disable ();

idr_init_cache ();             /* IDR 初始化， IDR 是 Linux 内核的整数管理机

                                        * 制，也就是将一个整数 ID 与一个指针关联起来。

                                        */

rcu_init ();                   /* 初始化 RCU， RCU 全称为 Read Copy Update( 读 - 拷贝修改 ) */

trace_init ();                /* 跟踪调试相关初始化 */

context_tracking_init ();

radix_tree_init ();

                                  /* 基数树相关数据结构初始化 */

early_irq_init ();         /* 初始中断相关初始化 , 主要是注册 irq_desc 结构体变

                                 * 量，因为 Linux 内核使用 irq_desc 来描述一个中断。

                                 */

init_IRQ ();                /* 中断初始化 */

tick_init ();                  /* tick 初始化 */

rcu_init_nohz ();

init_timers ();             /* 初始化定时器 */

hrtimers_init ();          /* 初始化高精度定时器 */

softirq_init ();              /* 软中断初始化 */

timekeeping_init ();

time_init ();                 /* 初始化系统时间 */

sched_clock_postinit ();

perf_event_init ();

profile_init ();

call_function_init ();

WARN (! irqs_disabled (), "Interrupts were enabled early\n" );

early_boot_irqs_disabled = false ;

local_irq_enable ();                 /* 使能中断 */

kmem_cache_init_late ();          /* slab 初始化， slab 是 Linux 内存分配器 */

console_init ();                         /* 初始化控制台，之前 printk 打印的信息都存放

                                                * 缓冲区中，并没有打印出来。只有调用此函数

                                                * 初始化控制台以后才能在控制台上打印信息。

                                                */

if ( panic_later )

panic ( "Too many boot %s vars at `%s'" , panic_later ,

panic_param );

lockdep_info ();         /* 如果定义了宏 CONFIG_LOCKDEP ，那么此函数打印一些信息。 */

locking_selftest ()    /* 锁自测 */

......

page_ext_init ();

debug_objects_mem_init ();

kmemleak_init ();         /* kmemleak 初始化， kmemleak 用于检查内存泄漏 */

setup_per_cpu_pageset ();

numa_policy_init ();

if ( late_time_init )

late_time_init ();

sched_clock_init ();

calibrate_delay ();         /* 测定 BogoMIPS 值，可以通过 BogoMIPS 来判断 CPU 的性能

                                      * BogoMIPS 设置越大，说明 CPU 性能越好。

                                       */

pidmap_init ();    /* PID 位图初始化 */

anon_vma_init ();         /* 生成 anon_vma slab 缓存 */

acpi_early_init ();

......

thread_info_cache_init ();

cred_init ();                         /* 为对象的每个用于赋予资格( 凭证 ) */

fork_init ();                          /* 初始化一些结构体以使用 fork 函数 */

proc_caches_init ();         /* 给各种资源管理结构分配缓存

*/

buffer_init ();              /* 初始化缓冲缓存 */

key_init ();                 /* 初始化密钥 */

security_init ();         /* 安全相关初始化 */

dbg_late_init ();

vfs_caches_init ( totalram_pages );  /* 为 VFS 创建缓存 */

signals_init ();                                 /* 初始化信号 */

page_writeback_init ();                      /* 页回写初始化 */

proc_root_init ();                         /* 注册并挂载 proc 文件系统 */

nsfs_init ();

cpuset_init ();          /* 初始化 cpuset ， cpuset 是将 CPU 和内存资源以逻辑性

                               * 和层次性集成的一种机制，是 cgroup 使用的子系统之一

                               */

cgroup_init ();                      /* 初始化 cgroup */

taskstats_init_early ();        /* 进程状态初始化 */

delayacct_init ();

check_bugs ();                    /* 检查写缓冲一致性 */

acpi_subsystem_init ();

sfi_init_late ();

if ( efi_enabled ( EFI_RUNTIME_SERVICES )) {

efi_late_init ();

efi_free_boot_services ();

}

ftrace_init ();

rest_init (); /* rest_init 函数 */

}

start_kernel 里面调用了大量的函数，每一个函数都是一个庞大的知识点，如果想要学习 Linux 内核，那么这些函数就需要去详细的研究。本文简单介绍一下 Linux内核启动流程。