韦东山uboot_内核_根文件系统学习笔记4.2-第004课_根文件系统-第002节_构建根文件系统之init进程分析

一 busybox的作用

1. busybox的作用：本质是一个应用程序，它实现了响应shell发送的ls/cp等各种指令。

shell发送ls指令==执行busybox ls指令

验证上述结论：
根目录系统bin文件夹：/bin存放二进制可执行文件(ls,cat,mkdir等)，常用命令一般都在这里。


上图可以看出：ls指令实际上链接到了busybox文件

2. busybox的作用：linux内核上电执行的初始进程/sbin/init也是busybox来实现的。
   

二 busybox源码分析1

注：以cp命令和init命令为例说明

1. cp指令对应cp.c文件，里面有cp_main()子函数
   
2. init程序：init.c文件如下图。当linux内核调用sbin/init的时候就执行init_main程序。
   

三 busybox源码分析2-init程序分析

init程序的作用：最终目的启动用户程序

设计思路：
（1）读取配置文件
（2）解析配置文件
（3）根据配置文件执行用户程序

init程序的源码分析：

busybox-> init_main
			parse_inittab();
				file = fopen(INITTAB, "r");				//（1）打开配置文件etc/inittab
										   			    //（2）解析文件过程；
				new_init_action(a->action, command, id);//（3）根据配置文件执行用户程序
														//a->action：inittab配置文件<action>
														//command:inittab配置文件<process>
														//id：inittab配置文件格式<id>
			run_actions(SYSINIT);
				waitfor(a, 0);//执行应用程序，等待它执行完毕
				delete_init_action(a);把SYSINIT对应的应用程序从链表中删除，即只允许执行一次
			run_actions(WAIT);
			run_actions(ONCE);
			while(1){
			...
			}


inittab配置文件格式：
<id>:<runlevels>:<action>:<process>

<id>=> /dev/id,用作终端：stdin,stdout,stderr:printf,scanf,err
<runlevels>:=>忽略
<action>:执行时机
 		 有效取值: sysinit, respawn, askfirst, wait, once,restart, ctrlaltdel, and shutdown.
<process>:应用程序或者脚本

1. 按键信号处理：例如按住ctrl+alt+del按键的时候会进行特定处理
   
2. linux调用本程序的时候无参数输出，所以argc=1执行parse_inittab();
   

四 busybox源码分析3-分析函数parse_inittab()

1. 进入parse_inittab();函数进行分析：
   （1）打开配置文件INITTAB
   
   INITTAB文件存放地址参见下图。
   
   INITTAB配置文件格式：（参见busybox-1.7.0\examples\inittab）

# <id>:<runlevels>:<action>:<process>

INITTAB配置文件包含的信息：指定哪个用户程序；程序何时执行；
（2）如果没有默认的配置文件会进行下面若干处理

（3）解析INITTAB文件：
a.如果出现#字符或者回车字符直接忽略整行

b.把id字符串前面加上/dev/，最终执行LINE846行代码：进入new_init_action();函数

2. 分析new_init_action(int action, const char *command, const char *cons);函数：
   以new_init_action(ASKFIRST, bb_default_login_shell, VC_2);即new_init_action(0x004, "-/bin/sh", "/dev/vc/2");为例分析
   下表是重点！！！！！！

例子中传入的参数										参数含义							函数声明原型
ASKFIRST：0x004------------------------>inittab配置文件<action>调用时机------------>int action
bb_default_login_shell："-/bin/sh"----->inittab配置文件<process>应用程序或者脚本---->const char *command
VC_2："/dev/tty2"---------------------->inittab配置文件格式<id>用作终端------------->const char *cons

设计思路：创建一个init_action结构，用传入的参数进行初始化；把该结构放入init_action_list链表

里面init_action结构体定义如下图：

struct init_action *next;为链表用。
action : 执行时机
pid : 进程号
command : 对应执行程序 （-/bin/sh）
terminnal : 对应终端（/dev/tty2）

首先，分析代码LINE705~LINE716该函数遍历链表所有数据，检查链表中是否存在某个数据和和传进来的 action,*command,*cons 具有一样的参数。如果有就直接返回；
初次进入本函数，该链表为空，所以该条件不成立。

其次，分析代码LINE718~LINE730行，

LINE718：给结构体指针new_action分配了一个空间和位置；
LINE719~LINE723：如果init_action_list链表为空，则直接放置在首地址上，如果非空则放置在最末尾
LINE724~LINE726:把本次输入的参数存储进入结构体

3. 根据上一节分析的结论，new_init_action()函数会向链表中添加传入的参数。那么，如果需要传递一些默认的配置参数就可以通过反复调用本函数完成。
4. 回到函数parse_inittab();的代码：如果存在默认的配置文件会进行解析后完成后续操作，如果不存在默认的配置文件，代码也会提供默认配置，如下图代码所示：
   
5. 根据以上代码反推出默认的配置文件
   根据new_init_action()函数原型和init_tab说明文件：
   

'action’有效取值: sysinit, respawn, askfirst, wait, once,restart, ctrlaltdel, and shutdown.

inittab配置文件格式：<id>:<runlevels>:<action>:<process>
配置文件默认取值：

::CTRLALTDEL:reboot
::SHUTDOWN:umount -a -r
::RESTART:init
::ASKFIRST:-/bin/sh
/dev/tty2::ASKFIRST:-/bin/sh
/dev/tty3::ASKFIRST:-/bin/sh
/dev/tty4::ASKFIRST:-/bin/sh
::SYSINIT:/etc/init.d/rcS

五 busybox源码分析4-继续init程序分析

1. 剩余的步骤简写如下：

run_actions(SYSINIT);
run_actions(WAIT);
run_actions(ONCE);
while (1) 
{
	run_actions(RESPAWN);
			if (a->pid == 0) 
					a->pid = run(a);
	run_actions(ASKFIRST);
			if (a->pid == 0) 
					a->pid = run(a);
									打印Please press Enter to activate this console. 
									等待回车按键
									创建进程
	wpid = wait(NULL);					//等待以上两个子进程退出
	while (wpid > 0)
		a->pid = 0;							//哪个子进程退出，就设置其pid=0，然后继续执行
}

2. 分析函数run_actions(SYSINIT);/run_actions(WAIT);
   

LINE533:init_action_list链表是刚刚new_init_action函数添加了若干个默认初始值的链表。此时该链表已经有了初始化值；

LINE535:遍历链表中的每个值，若与传入的参数”action“一致则执行下面操作

LINE539~LINE541:
首先传入的参数是SYSINIT，则执行
LINE540waitfor(a, 0);//执行应用程序，等待它执行完毕；
delete_init_action(a);把SYSINIT对应的应用程序从链表中删除，即只允许执行一次

//----------------------------------------------------------------------------------------
插叙
分析：函数waitfor()
LINE513:执行应用程序a run(a)—创建process子进程
LINE514~LINE524：等待子进程执行结束

//----------------------------------------------------------------------------------------//

3. 分析函数run_actions(ONCE);
   直接执行

LINE543:run(a); 不等待执行完毕
LINE544:delete_init_action(a);

4. 分析函数run_actions(RESPAWN);run_actions(ASKFIRST);
参考上图，直接执行LINE548~LINE549:只有进程号pid为0的时候才会执行

/* Only run stuff with pid==0.  If they have* a pid, that means it is still running */
if (a->pid == 0) 
	a->pid = run(a);

5. 那么RESPAWN和ASKFIRST有什么区别呢？需要分析run()函数

LINE464：如果是ASKFIRST那么打印的信息
LINE478:等待控制台输入回车，否则会在这里死循环

LINE500:创建子进程

六 busybox源码分析4-ctrlaltdel, and shutdown.

以上我们知道action允许值的sysinit, respawn, askfirst, wait, once,restart均在源码中有所反应，还有ctrlaltdel, shutdown没有出现在代码中。

action的合理值
action: Valid actions include: sysinit, respawn, askfirst, wait, once,restart, ctrlaltdel, shutdown.

1. 回到init_main函数，如下图所示。
   当键盘按下“crtl+alt+del”的时候，会给内核发送SIGINT信号；
   内核代码init_main接收到SIGINT信号时执行ctrlaltdel_signal函数。
   

2. 分析ctrlaltdel_signal函数

进入run_actions(CTRLALTDEL)函数，该函数上面有分析。
所以，当键盘按下“crtl+alt+del”的时候，内核执行CTRLALTDEL程序。
对于其他的信号，内核会在1.signal的程序对应执行相关代码。

七 最小的根文件系统需要的项（笔记4.1 4.2小结）

（init 进程需要）

1. 打开终端： /dev/console， /dev/NULL
   不设置 inittab 格式中的 id(标准输入、输出和标准错误)时，就定位到 /dev/NULL 中去。
2. /sbin/init（init 程序）：它本身就是 busybox .
3. /etc/inittab：需要配置文件
   配置文件若指定了某些应用程序或执行脚本–这些必须存在，不存在会有默认的。
4. 应用程序需要的库（printf，fopen、 fwrite 等函数需要库函数） 。