十天学Linux内核之第七天---电源开和关时都发生了什么

1 image = /boot/bzimage-2.6.7-mytestkernel　　//image指明内核所在地
2 label = Kernel 2.6.7, my test kernel　　//label描述配置的字符串
3 root = /dev/hda6　　　　　　　　　　//root指明根文件系统驻留的分区
4 read-only　　　　　　　　　　　　　　//表明根分区在引导时候不可被修改

  1 asmlinkage void __init start_kernel(void)  
  2{  
  3char * command_line;  
  4externstruct kernel_param __start___param[], __stop___param[];  
  5//来设置smp process id，当然目前看到的代码里面这里是空的    6smp_setup_processor_id();  
  7//lockdep是linux内核的一个调试模块，用来检查内核互斥机制尤其是自旋锁潜在的死锁问题。  
  8//自旋锁由于是查询方式等待，不释放处理器，比一般的互斥机制更容易死锁，  
  9//故引入lockdep检查以下几种情况可能的死锁（lockdep将有专门的文章详细介绍，在此只是简单列举）：  
 10// 11//·同一个进程递归地加锁同一把锁；  
 12// 13//·一把锁既在中断（或中断下半部）使能的情况下执行过加锁操作，  
 14// 又在中断（或中断下半部）里执行过加锁操作。这样该锁有可能在锁定时由于中断发生又试图在同一处理器上加锁；  
 15// 16//·加锁后导致依赖图产生成闭环，这是典型的死锁现象。   17lockdep_init();  
 18debug_objects_early_init();  
 19//初始化stack_canary栈3  
 20//stack_canary的是带防止栈溢出攻击保护的堆栈。  
 21//  当user space的程序通过int 0x80进入内核空间的时候，CPU自动完成一次堆栈切换，   
 22//从user space的stack切换到kernel space的stack。  
 23//   在这个进程exit之前所发生的所有系统调用所使用的kernel stack都是同一个。  
 24//kernel stack的大小一般为4096/8192，  
 25//内核堆栈示意图帮助大家理解：  
 26// 27//   内存低址                                                              内存高址  
 28//                      |                 |<-----------------------------esp|     
 29//   +-----------------------------------4096-------------------------------+  
 30//   |        72        |     4           |       x < 4016    |     4       |  
 31//   +------------------+-----------------+---------------------------------+  
 32//   |thread_info  |    | STACK_END_MAGIC |   var/call chain  |stack_canary |  
 33//   +------------------+-----------------+---------------------------------+  
 34//   |     28      | 44 |                 |                                 |  
 35//                 V    |                                                   |  
 36//             restart_block                                                V  
 37// 38//esp+0x0                                                                   +0x40  
 39//    +---------------------------------------------------------------------------+  
 40//    |ebx|ecx|edx|esi|edi|ebp|eax|ds|es|fs|gs|orig_eax|eip|cs|eflags|oldesp|oldss|  
 41//    +---------------------------------------------------------------------------+  
 42//    |             kernel完成                          |         cpu自动完成       |   43boot_init_stack_canary();   
 44//  cgroup: 它的全称为control group.即一组进程的行为控制.  
 45//  比如,我们限制进程/bin/sh的CPU使用为20%.我们就可以建一个cpu占用为20%的cgroup.  
 46//  然后将/bin/sh进程添加到这个cgroup中.当然,一个cgroup可以有多个进程.   47 48cgroup_init_early();  
 49//更新kernel中的所有的立即数值，但是包括哪些需要再看？   50core_imv_update();  
 51//关闭当前CUP中断   52local_irq_disable();  
 53//修改标记early_boot_irqs_enabled;  
 54//通过一个静态全局变量 early_boot_irqs_enabled来帮助我们调试代码，  
 55//通过这个标记可以帮助我们知道是否在”early bootup code”，也可以通过这个标志警告是有无效的终端打开   56early_boot_irqs_off();  
 57//每一个中断都有一个IRQ描述符（struct irq_desc）来进行描述。  
 58//这个函数的主要作用是设置所有的 IRQ描述符（struct irq_desc）的锁是统一的锁，  
 59//还是每一个IRQ描述符（struct irq_desc）都有一个小锁。   60early_init_irq_lock_class();  
 61 62// 大内核锁（BKL--Big Kernel Lock）  
 63//大内核锁本质上也是自旋锁，但是它又不同于自旋锁，自旋锁是不可以递归获得锁的，因为那样会导致死锁。  
 64//但大内核锁可以递归获得锁。大内核锁用于保护整个内核，而自旋锁用于保护非常特定的某一共享资源。  
 65//进程保持大内核锁时可以发生调度，具体实现是：  
 66//在执行schedule时，schedule将检查进程是否拥有大内核锁，如果有，它将被释放，以致于其它的进程能够获得该锁，  
 67//而当轮到该进程运行时，再让它重新获得大内核锁。注意在保持自旋锁期间是不运行发生调度的。  
 68//需要特别指出，整个内核只有一个大内核锁，其实不难理解，内核只有一个，而大内核锁是保护整个内核的，当然有且只有一个就足够了。  
 69//还需要特别指出的是，大内核锁是历史遗留，内核中用的非常少，一般保持该锁的时间较长，因此不提倡使用它。  
 70//从2.6.11内核起，大内核锁可以通过配置内核使其变得可抢占（自旋锁是不可抢占的），这时它实质上是一个互斥锁，使用信号量实现。  
 71//大内核锁的API包括：  
 72// 73//void lock_kernel(void);  
 74// 75//该函数用于得到大内核锁。它可以递归调用而不会导致死锁。  
 76// 77//void unlock_kernel(void);  
 78// 79//该函数用于释放大内核锁。当然必须与lock_kernel配对使用，调用了多少次lock_kernel，就需要调用多少次unlock_kernel。  
 80//大内核锁的API使用非常简单，按照以下方式使用就可以了：  
 81//lock_kernel(); //对被保护的共享资源的访问 … unlock_kernel()；   82lock_kernel();  
 83//初始化time ticket，时钟   84tick_init();  
 85//函数 tick_init() 很简单，调用 clockevents_register_notifier 函数向 clockevents_chain 通知链注册元素：  
 86// tick_notifier。这个元素的回调函数指明了当时钟事件设备信息发生变化（例如新加入一个时钟事件设备等等）时，  
 87//应该执行的操作，该回调函数为 tick_notify    88boot_cpu_init();  
 89//初始化页地址，当然对于arm这里是个空函数   90page_address_init();  
 91 printk(KERN_NOTICE "%s", linux_banner);  
 92//系结构相关的内核初始化过程   93 setup_arch(&command_line);  
 94//初始化内存管理   95 mm_init_owner(&init_mm, &init_task);  
 96//处理启动命令，这里就是设置的cmd_line   97setup_command_line(command_line);  
 98//这个在定义了SMP的时候有作用，现在这里为空函数；对于smp的使用，后面在看。。。   99setup_nr_cpu_ids();  
100//如果没有定义CONFIG_SMP宏，则这个函数为空函数。  
101//如果定义了CONFIG_SMP宏，则这个setup_per_cpu_areas()函数给每个CPU分配内存，  
102//并拷贝.data.percpu段的数据。为系统中的每个CPU的per_cpu变量申请空间。  103setup_per_cpu_areas();  
104//定义在include/asm-x86/smp.h。  
105//如果是SMP环境，则设置boot CPU的一些数据。在引导过程中使用的CPU称为boot CPU  106 smp_prepare_boot_cpu(); /* arch-specific boot-cpu hooks */107//设置node 和 zone 数据结构  
108//内存管理的讲解：109build_all_zonelists(NULL);  
110//初始化page allocation相关结构  111page_alloc_init();  
112 printk(KERN_NOTICE "Kernel command line: %s/n", boot_command_line);  
113//解析内核参数  114parse_early_param();  
115 parse_args("Booting kernel", static_command_line, __start___param,  
116   __stop___param - __start___param,  
117   &unknown_bootoption);  
118119//初始化hash表，以便于从进程的PID获得对应的进程描述指针，按照实际的物理内存初始化pid hash表  
120//这里涉及到进程管理121pidhash_init();  
122//初始化VFS的两个重要数据结构dcache和inode的缓存。  123vfs_caches_init_early();  
124//把编译期间，kbuild设置的异常表，也就是__start___ex_table和__stop___ex_table之中的所有元素进行排序  125sort_main_extable();  
126//初始化中断向量表  127trap_init();  
128//memory map初始化  129mm_init();  
130//核心进程调度器初始化，调度器的初始化的优先级要高于任何中断的建立，  
131//并且初始化进程0，即idle进程，但是并没有设置idle进程的NEED_RESCHED标志，  
132//所以还会继续完成内核初始化剩下的事情。  
133//这里仅仅为进程调度程序的执行做准备。  
134//它所做的具体工作是调用init_bh函数(kernel/softirq.c)把timer,tqueue,immediate三个人物队列加入下半部分的数组  135sched_init();  
136//抢占计数器加1   137preempt_disable();  
138//检查中断是否打开  139if (!irqs_disabled()) {  
140 printk(KERN_WARNING "start_kernel(): bug: interrupts were "141"enabled *very* early, fixing it/n");  
142local_irq_disable();  
143}  
144//Read-Copy-Update的初始化  
145//RCU机制是Linux2.6之后提供的一种数据一致性访问的机制，  
146//从RCU（read-copy-update）的名称上看，我们就能对他的实现机制有一个大概的了解，  
147//在修改数据的时候，首先需要读取数据，然后生成一个副本，对副本进行修改，  
148//修改完成之后再将老数据update成新的数据，此所谓RCU。  149rcu_init();  
150//定义在lib/radix-tree.c。  
151//Linux使用radix树来管理位于文件系统缓冲区中的磁盘块，  
152//radix树是trie树的一种  153radix_tree_init();  
154/* init some links before init_ISA_irqs() */155//early_irq_init 则对数组中每个成员结构进行初始化,   
156//例如, 初始每个中断源的中断号.其他的函数基本为空.   157early_irq_init();  
158//初始化IRQ中断和终端描述符。  
159//初始化系统中支持的最大可能的中断描述结构struct irqdesc变量数组irq_desc[NR_IRQS],  
160//把每个结构变量irq_desc[n]都初始化为预先定义好的坏中断描述结构变量bad_irq_desc,  
161//并初始化该中断的链表表头成员结构变量pend  162init_IRQ();  
163//prio-tree是一棵查找树，管理的是什么？  
164//http://blog.csdn.net/dog250/archive/2010/06/28/5700317.aspx165prio_tree_init();  
166//初始化定时器Timer相关的数据结构  167init_timers();  
168//对高精度时钟进行初始化  169hrtimers_init();  
170//软中断初始化  171softirq_init();  
172//初始化时钟源  173timekeeping_init();  
174//初始化系统时间，  
175//检查系统定时器描述结构struct sys_timer全局变量system_timer是否为空，  
176//如果为空将其指向dummy_gettimeoffset()函数。  177time_init();  
178//profile只是内核的一个调试性能的工具，  
179//这个可以通过menuconfig中的Instrumentation Support->profile打开。  180profile_init();  
181if (!irqs_disabled())  
182 printk(KERN_CRIT "start_kernel(): bug: interrupts were "183"enabled early/n");  
184//与开始的early_boot_irqs_off相对应  185early_boot_irqs_on();  
186//与local_irq_disbale相对应，开中断  187local_irq_enable();  
188 gfp_allowed_mask = __GFP_BITS_MASK;  
189//memory cache的初始化  190kmem_cache_init_late();  
191//初始化控制台以显示printk的内容，在此之前调用的printk，只是把数据存到缓冲区里，  
192//只有在这个函数调用后，才会在控制台打印出内容  
193//该函数执行后可调用printk()函数将log_buf中符合打印级别要求的系统信息打印到控制台上。  194console_init();  
195if (panic_later)  
196panic(panic_later, panic_param);  
197//如果定义了CONFIG_LOCKDEP宏，那么就打印锁依赖信息，否则什么也不做  198lockdep_info();  
199200//如果定义CONFIG_DEBUG_LOCKING_API_SELFTESTS宏  
201//则locking_selftest()是一个空函数，否则执行锁自测  202locking_selftest();  
203#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD  
204if (initrd_start && !initrd_below_start_ok &&  
205    page_to_pfn(virt_to_page((void *)initrd_start)) < min_low_pfn) {  
206 printk(KERN_CRIT "initrd overwritten (0x%08lx < 0x%08lx) - "207"disabling it./n",  
208    page_to_pfn(virt_to_page((void *)initrd_start)),  
209   min_low_pfn);  
210 initrd_start = 0;  
211}  
212#endif213//页面初始化，可以参考上面的cgroup机制  214page_cgroup_init();  
215//页面分配debug启用  216enable_debug_pagealloc();  
217//此处函数为空  218kmemtrace_init();  
219//memory lead侦测初始化，如何侦测？？？  220kmemleak_init();  
221222//在kmem_caches之后表示建立一个高速缓冲池，建立起SLAB_DEBUG_OBJECTS标志。？？？  223debug_objects_mem_init();  
224//idr在linux内核中指的就是整数ID管理机制，  
225//从本质上来说，这就是一种将整数ID号和特定指针关联在一起的机制  
226//idr机制适用在那些需要把某个整数和特定指针关联在一起的地方。  227idr_init_cache();  
228//是否是对SMP的支持，单核是否需要？？这个要分析  229setup_per_cpu_pageset();  
230//NUMA (Non Uniform Memory Access) policy   
231//具体是什么不懂  232numa_policy_init();  
233if (late_time_init)  
234late_time_init();  
235//初始化调度时钟  236sched_clock_init();  
237//calibrate_delay（）函数可以计算出cpu在一秒钟内执行了多少次一个极短的循环，  
238//计算出来的值经过处理后得到BogoMIPS 值，  
239//Bogo是Bogus(伪)的意思，MIPS是millions of instructions per second(百万条指令每秒)的缩写。  
240//这样我们就知道了其实这个函数是linux内核中一个cpu性能测试函数。  241calibrate_delay();  
242//PID是process id的缩写  243pidmap_init();  
244//来自mm/rmap.c  
245//分配一个anon_vma_cachep作为anon_vma的slab缓存。  
246//这个技术是PFRA（页框回收算法）技术中的组成部分。  
247//这个技术为定位而生——快速的定位指向同一页框的所有页表项。  248anon_vma_init();  
249#ifdef CONFIG_X86  
250if (efi_enabled)  
251efi_enter_virtual_mode();  
252#endif253//创建thread_info缓存  254thread_info_cache_init();  
255//申请了一个slab来存放credentials??????如何理解？  256cred_init();  
257//根据物理内存大小计算允许创建进程的数量  258fork_init(totalram_pages);  
259//给进程的各种资源管理结构分配了相应的对象缓存区  260proc_caches_init();  
261//创建 buffer_head SLAB 缓存  262buffer_init();  
263//初始化key的management stuff  264key_init();  
265//关于系统安全的初始化，主要是访问控制    266security_init();  
267//与debug kernel相关  268dbg_late_init();  
269//调用kmem_cache_create()函数来为VFS创建各种SLAB分配器缓存  
270//包括：names_cachep、filp_cachep、dquot_cachep和bh_cachep等四个SLAB分配器缓存  271vfs_caches_init(totalram_pages);  
272//创建信号队列  273signals_init();  
274//回写相关的初始化  275page_writeback_init();  
276#ifdef CONFIG_PROC_FS  
277proc_root_init();  
278#endif279//它将剩余的subsys初始化.然后将init_css_set添加进哈希数组css_set_table[ ]中.  
280//在上面的代码中css_set_hash()是css_set_table的哈希函数.  
281//它是css_set->subsys为哈希键值,到css_set_table[ ]中找到对应项.然后调用hlist_add_head()将init_css_set添加到冲突项中.  
282//然后,注册了cgroup文件系统.这个文件系统也是我们在用户空间使用cgroup时必须挂载的.  
283//最后,在proc的根目录下创建了一个名为cgroups的文件.用来从用户空间观察cgroup的状态.  284cgroup_init();  
285cpuset_init();  
286////进程状态初始化，实际上就是分配了一个存储线程状态的高速缓存  287taskstats_init_early();  
288delayacct_init();  
289//此处为一空函数  290imv_init_complete();  
291//测试CPU的各种缺陷，记录检测到的缺陷，以便于内核的其他部分以后可以使用他们工作。  292check_bugs();  
293//电源相关的初始化  294 acpi_early_init(); /* before LAPIC and SMP init */295//296sfi_init_late();  
297ftrace_init();  
298//创建1号进程，详细分析之  299rest_init();  
300 }