前面我們瞭解到了0號進程是系統所有進程的先祖, 它的進程描述符init_task是內核靜態創建的, 而它在進行初始化的時候, 通過kernel_thread的方式創建了兩個內核線程,分別是kernel_init和kthreadd,其中kernel_init進程號為1 start_kernel在其最後 ...
前面我們瞭解到了0號進程是系統所有進程的先祖, 它的進程描述符init_task是內核靜態創建的, 而它在進行初始化的時候, 通過kernel_thread的方式創建了兩個內核線程,分別是kernel_init和kthreadd,其中kernel_init進程號為1
start_kernel在其最後一個函數rest_init的調用中,會通過kernel_thread來生成一個內核進程,後者則會在新進程環境下調 用kernel_init函數,kernel_init一個讓人感興趣的地方在於它會調用run_init_process來執行根文件系統下的 /sbin/init等程式:
kernel_init
0號進程創建1號進程的方式如下
kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
我們發現1號進程的執行函數就是kernel_init, 這個函數被定義init/main.c中,如下所示
kernel_init函數將完成設備驅動程式的初始化,並調用init_post函數啟動用戶空間的init進程。
由0號進程創建1號進程(內核態),1號內核線程負責執行內核的部分初始化工作及進行系統配置,並創建若幹個用於高速緩存和虛擬主存管理的內核線程。
init進程
隨後,1號進程調用do_execve運行可執行程式init,並演變成用戶態1號進程,即init進程。
init進程是linux內核啟動的第一個用戶級進程。init有許多很重要的任務,比如像啟動getty(用於用戶登錄)、實現運行級別、以及處理孤立進程。
它按照配置文件/etc/initab的要求,完成系統啟動工作,創建編號為1號、2號…的若幹終端註冊進程getty。
每個getty進程設置其進程組標識號,並監視配置到系統終端的介面線路。當檢測到來自終端的連接信號時,getty進程將通過函數do_execve()執行註冊程式login,此時用戶就可輸入註冊名和密碼進入登錄過程,如果成功,由login程式再通過函數execv()執行shell,該shell進程接收getty進程的pid,取代原來的getty進程。再由shell直接或間接地產生其他進程。
上述過程可描述為:0號進程->1號內核進程->1號用戶進程(init進程)->getty進程->shell進程
註意,上述過程描述中提到:1號內核進程調用執行init函數並演變成1號用戶態進程(init進程),這裡前者是init是函數,後者是進程。兩者容易混淆,區別如下:
- kernel_init函數在內核態運行,是內核代碼
- init進程是內核啟動並運行的第一個用戶進程,運行在用戶態下。
- 一號內核進程調用execve()從文件/etc/inittab中載入可執行程式init並執行,這個過程並沒有使用調用do_fork(),因此兩個進程都是1號進程。
當內核啟動了自己之後(已被裝入記憶體、已經開始運行、已經初始化了所有的設備驅動程式和數據結構等等),通過啟動用戶級程式init來完成引導進程的內核部分。因此,init總是第一個進程(它的進程號總是1)。
當init開始運行,它通過執行一些管理任務來結束引導進程,例如檢查文件系統、清理/tmp、啟動各種服務以及為每個終端和虛擬控制台啟動getty,在這些地方用戶將登錄系統。
在系統完全起來之後,init為每個用戶已退出的終端重啟getty(這樣下一個用戶就可以登錄)。init同樣也收集孤立的進程:當一個進程啟動了一個子進程並且在子進程之前終止了,這個子進程立刻成為init的子進程。對於各種技術方面的原因來說這是很重要的,知道這些也是有好處的,因為這便於理解進程列表和進程樹圖。init的變種很少。絕大多數Linux發行版本使用sysinit(由Miguel van Smoorenburg著),它是基於System V的init設計。UNIX的BSD版本有一個不同的init。最主要的不同在於運行級別:System V有而BSD沒有(至少是傳統上說)。這種區別並不是主要的。在此我們僅討論sysvinit。 配置init以啟動getty:/etc/inittab文件
關於init程式
1號進程通過execve執行init程式來進入用戶空間,成為init進程,那麼這個init在哪裡呢
內核在幾個位置上來查尋init,這幾個位置以前常用來放置init,但是init的最適當的位置(在Linux系統上)是/sbin/init。如果內核沒有找到init,它就會試著運行/bin/sh,如果還是失敗了,那麼系統的啟動就宣告失敗了。
因此init程式是一個可以又用戶編寫的進程, 如果希望看init程式源碼的朋友,可以參見
init包 | 說明 | 學習鏈接 |
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sysvinit | 早期一些版本使用的初始化進程工具, 目前在逐漸淡出linux歷史舞臺, sysvinit 就是 system V 風格的 init 系統,顧名思義,它源於 System V 系列 UNIX。它提供了比 BSD 風格 init 系統更高的靈活性。是已經風行了幾十年的 UNIX init 系統,一直被各類 Linux 發行版所採用。 | 淺析 Linux 初始化 init 系統(1):sysvinit |
upstart | debian, Ubuntu等系統使用的initdaemon | 淺析 Linux 初始化 init 系統(2): UpStart |
systemd | Systemd 是 Linux 系統中最新的初始化系統(init),它主要的設計目標是剋服 sysvinit 固有的缺點,提高系統的啟動速度 | 淺析 Linux 初始化 init 系統(3) Systemd |
Ubuntu等使用deb包的系統可以通過dpkg -S查看程式所在的包
CentOS等使用rpm包的系統可以通過rpm -qf查看系統程式所在的包