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Linux内核启动流程之start_kernel问题

2024-03-15 分类：技术分享

Linux内核启动流程之start_kernel问题

 更新时间：2024年01月11日 10:22:11   作者：嵌入式Linux系统开发  
这篇文章主要介绍了Linux内核启动流程之start_kernel问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教

目录
  • Linux内核启动流程start_kernel
    • 参考注释
  • 总结

    Linux内核启动流程start_kernel

    参考注释

    目录：/init/main.c

    asmlinkage __visible void __init __no_sanitize_address start_kernel(void)
{
	char *command_line;
	char *after_dashes;

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

	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;

	/*
	 * Interrupts are still disabled. Do necessary setups, then
	 * enable them.
	 * 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 */
	early_security_init();

	/* 系统架构相关的初始化，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
	*/
	setup_arch(&command_line);
	setup_boot_config();
	setup_command_line(command_line);/* 存储命令行参数 */

	/* 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_nr_cpu_ids();
	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();	/* arch-specific boot-cpu hooks */
	boot_cpu_hotplug_init();

	build_all_zonelists(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 */

	/* 打印命令行信息 */ 
	pr_notice("Kernel command line: %s\n", saved_command_line);
	/* parameters may set static keys */
	jump_label_init();
	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, NULL, &unknown_bootoption);
	print_unknown_bootoptions();
	if (!IS_ERR_OR_NULL(after_dashes))
		parse_args("Setting init args", after_dashes, NULL, 0, -1, -1,
			   NULL, set_init_arg);
	if (extra_init_args)
		parse_args("Setting extra init args", extra_init_args,
			   NULL, 0, -1, -1, NULL, set_init_arg);

	/* Architectural and non-timekeeping rng init, before allocator init */
	random_init_early(command_line);

	/*
	 * These use large bootmem allocations and must precede
	 * kmem_cache_init()
	 */
	setup_log_buf(0);/* 设置 log 使用的缓冲区*/
	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 */

	ftrace_init();

	/* trace_printk can be enabled here */
	early_trace_init();

	/*
	 * Set up the scheduler prior starting any interrupts (such as the
	 * timer interrupt). Full topology setup happens at smp_init()
	 * time - but meanwhile we still have a functioning scheduler.
	 */
	sched_init();/* 初始化调度器，主要是初始化一些结构体 */

	if (WARN(!irqs_disabled(),
		 "Interrupts were enabled *very* early, fixing it\n"))
		local_irq_disable();/* 检查中断是否关闭，如果没有的话就关闭中断 */
	radix_tree_init();/* 基数树相关数据结构初始化 */
	maple_tree_init();

	/*
	 * Set up housekeeping before setting up workqueues to allow the unbound
	 * workqueue to take non-housekeeping into account.
	 */
	housekeeping_init();

	/*
	 * Allow workqueue creation and work item queueing/cancelling
	 * early.  Work item execution depends on kthreads and starts after
	 * workqueue_init().
	 */
	workqueue_init_early();

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

	/* Trace events are available after this */
	trace_init();/* 跟踪调试相关初始化 */

	if (initcall_debug)
		initcall_debug_enable();

	context_tracking_init();
	/* init some links before init_ISA_irqs() */

	/* 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。
	*/
	early_irq_init();
	init_IRQ();/* 中断初始化 */
	tick_init();/* tick 初始化 */
	rcu_init_nohz();
	init_timers();/* 初始化定时器 */
	srcu_init();
	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 */

	/* This must be after timekeeping is initialized */
	random_init();

	/* These make use of the fully initialized rng */
	kfence_init();
	boot_init_stack_canary();

	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 */

	/*
	 * HACK ALERT! This is early. We're enabling the console before
	 * we've done PCI setups etc, and console_init() must be aware of
	 * this. But we do want output early, in case something goes wrong.
	 */
	/* 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。
	 */
	console_init();
	if (panic_later)
		panic("Too many boot %s vars at `%s'", panic_later,
		      panic_param);

	lockdep_init();

	/*
	 * Need to run this when irqs are enabled, because it wants
	 * to self-test [hard/soft]-irqs on/off lock inversion bugs
	 * too:
	 */
	locking_selftest();/* 锁自测 */ 

	/*
	 * This needs to be called before any devices perform DMA
	 * operations that might use the SWIOTLB bounce buffers. It will
	 * mark the bounce buffers as decrypted so that their usage will
	 * not cause "plain-text" data to be decrypted when accessed.
	 */
	mem_encrypt_init();

#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
	if (initrd_start && !initrd_below_start_ok &&
	    page_to_pfn(virt_to_page((void *)initrd_start)) < min_low_pfn) {
		pr_crit("initrd overwritten (0x%08lx < 0x%08lx) - disabling it.\n",
		    page_to_pfn(virt_to_page((void *)initrd_start)),
		    min_low_pfn);
		initrd_start = 0;
	}
#endif
	setup_per_cpu_pageset();
	numa_policy_init();
	acpi_early_init();
	if (late_time_init)
		late_time_init();
	sched_clock_init();
	/* 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。
	*/
	calibrate_delay();
	pid_idr_init();
	anon_vma_init();/* 生成 anon_vma slab 缓存 */ 
#ifdef CONFIG_X86
	if (efi_enabled(EFI_RUNTIME_SERVICES))
		efi_enter_virtual_mode();
#endif
	thread_stack_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 */
	uts_ns_init();
	key_init();/* 初始化密钥 */
	security_init();/* 安全相关初始化 */
	dbg_late_init();
	net_ns_init();
	vfs_caches_init();/* 虚拟文件系统缓存初始化 */
	pagecache_init();
	signals_init();/* 初始化信号 */
	seq_file_init();
	proc_root_init();/* 注册并挂载 proc 文件系统 */
	nsfs_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
	*/
	cpuset_init();
	cgroup_init();/* 初始化 cgroup */
	taskstats_init_early();/* 进程状态初始化 */
	delayacct_init();

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

	acpi_subsystem_init();
	arch_post_acpi_subsys_init();
	kcsan_init();

	/* Do the rest non-__init'ed, we're now alive */
	/* 调用 rest_init 函数 */
	/* 创建 init、kthread、idle 线程 */
	arch_call_rest_init();

	prevent_tail_call_optimization();
}

    总结

    以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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    • Linux
    • 内核启动
    • start kernel

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