到了main.c,其实main.c中的大部分的内容是调用函数来实现初始化的工作,但是还是将它看完了。下面就是代码了。主要参考的是linux内核完全注释,在一些不太明白的地方,参考网上的介绍。废话少说。还有很长的路啊。努力啊O(∩_∩)O~。
/* * main.c功能描述。 */ //main.c程序的主要功能是利用setup.s程序取得的系统参数设置系统的 // 的根文件设备号和一些全局变量。这些变量至两名了内存的开始地址 // 系统包含的内存容量和作为高速缓存区内存末端地址。如果还定义了 // 虚拟盘,则主存将会相应的减少。整个内存的镜像如下 : // // ------------------------------------------- // | kernel | buffer | ramdisk | main memory | // ------------------------------------------- // // 高速缓存部分还要扣除显存和rom bios占用的部分。高速缓冲区主要 // 是磁盘等设备的临时存放数据的场所。主存的区域主要是由内存管理 // 模块mm通过分页机制进行内存的管理分配,以4k字节为一个页单位。 // 内核程序可以直接访问自由的高速缓冲区,但是对于页面的访问,则 // 需要通过mm模块才能实现将其分配到内存页面。 // // 然后内核进行所有方面的硬件初始化工作。设置陷阱门,块设备,字符设备 // 和tty,包括人工创建的第一个任务task 0.待所有的设置工作完成时,开启 // 中断。在阅读这些初始化程序时最好跟着这些被调用函数深入看下去。 // // 整个内核的初始化完成后,内核将执行权限切换到用户模式,即是cpu从 // 0特权级切换到3特权级。然后系统第一次调用函数fork,创建出第一个用于 // 运行的init子程序。 // // 在该进程中系统将运行控制台程序。如果控制台环境监理成功,则在生成一 // 个子进程,用于运行/bin/sh. // // 对于linux而言,所有的任务都是在用户模式下运行的。包括很多系统应用 // 程序,入Shell程序,网络子程序系统。
/* * linux/init/main.c * * (C) 1991 Linus Torvalds */
#define __LIBRARY__ // 在unistd.h中使用了如下的预处理命令,#ifdef __LIBRARY__, // 所以这里包含这个定义。 #include <unistd.h>
#include <time.h> // 时间类型的头文件。其中最主要的是tm // 结构的定义。
/* * we need this inline - forking from kernel space will result * in NO COPY ON WRITE (!!!), until an execve is executed. This * is no problem, but for the stack. This is handled by not letting * main() use the stack at all after fork(). Thus, no function * calls - which means inline code for fork too, as otherwise we * would use the stack upon exit from 'fork()'. * * Actually only pause and fork are needed inline, so that there * won't be any messing with the stack from main(), but we define * some others too. */
/* * 我们需要下面这些内嵌语句 - 从内核空间创建进程(forking)将导致没有 * 写时复制(COPY ON WRITE)!!! 直到一个执行execve 调用。这对堆栈可 * 能带来问题。处理的方法是在fork()调用之后不让main()使用任何堆栈。 * 因此就不能有函数调用 - 这意味着fork 也要使用内嵌的代码,否则我 * 们在从fork()退出时就要使用堆栈了。实际上只有pause 和fork 需要使用 * 内嵌方式,以保证从main()中不会弄乱堆栈,但是我们同时还定义了其它 * 一些函数。 * * 下面介绍linux对于堆栈使用,然后介绍对于上述注释的解释。 * 1.开机初始化时(bootsect.s,setup.s) * 当bootsect代码被ROM BIOS引导加载到物理内存0x7c00处时,并没有设置 * 堆栈段,程序也没有使用堆栈,直到bootsect被移动到0x9000:0处时,才把 * 堆栈段寄存器SS设置为0x9000,堆栈指针esp寄存器设置为0xff00,所以堆 * 栈堆栈在0x9000:0xff00处(boot/bootsect.s L61,62)setup.s也使用这个堆栈 * 2.进入保护模式时候(head.s,L31) * 此时堆栈段被设置为内核数据段(0x10),堆栈指针esp设置成指向user_stack * 数组(sched.c L67~72)的顶端,保留了1页内存作为堆栈使用. * 3.初始化时(main.c) * 在执行move_to_user_mode()代码把控制权移交给任务0之前,系统一直使用 * 上述堆栈,而在执行过move_to_user_mode()之后,main.c的代码被“切换”成 * 任务0中执行。通过执行fork()系统调用,main.c中的init()将在任务1中执行, * 并使用任务1的堆栈,而main()本身则在被“切换”成为任务0后,仍热继续使 * 用上述内核程序自己的堆栈作为任务0的用户态堆栈 * * 上面的注释不是很清楚,现解释如下 : * Linux在内核空间创建进程时不使用写时复制技术。main()在移动到用户模 * 式(移到任务0)后执行内嵌方式的fork()和pause(),因此可保证不使用任 * 务0的用户栈。在执行moveto_user_mode(),之后,本程序main()就以任务0 * 的身份在运行了。而任务0是所有将创建子进程的父进程。当它创建一个子 * 进程时(init进程),由于任务1代码属于内核空间,因此没有使用写时复制功能。 * 此时任务0的用户栈就是任务1的用户栈,即它共同使用一个栈空间。因此 * 希望在main.c运行,在任务0的环境下时不要有对堆栈的任何操作,以免弄 * 乱堆栈。而在再次执行fork()并执行过execve()函数后,被加载程序已不 * 属于内核空间,因此可以使用写时复制技术了.由上面的分析可知,使用 * 内联函数时为了使init进程1不修改main.c进程0不修改堆栈空间。 * */ static inline _syscall0(int,fork) static inline _syscall0(int,pause) static inline _syscall1(int,setup,void *,BIOS) static inline _syscall0(int,sync) // int sync ()系统调用。
#include <linux/tty.h> // tty 头文件,定义了有关tty_io,串行通信方面的参数、常数。 // 所谓“串行通信“是指外设和计算机间使用一根数据信号线, // 数据在一根数据信号线上按位进行传输,每一位数据都占据一个固定的时间长度。 #include <linux/sched.h> // 调度程序头文件,定义了任务结构task_struct、第1 个初始任务 // 的数据。还有一些以宏的形式定义的有关描述符参数设置和获取的 // 嵌入式汇编函数程序。 #include <linux/head.h> // head 头文件,定义了段描述符的简单结构,和几个选择符常量。 #include <asm/system.h> // 系统头文件。以宏的形式定义了许多有关设置或修改 // 描述符/中断门等的嵌入式汇编子程序。 #include <asm/io.h> // io 头文件。以宏的嵌入汇编程序形式定义对io 端口操作的函数。 #include <stddef.h> // 标准定义头文件。定义了NULL, offsetof(TYPE, MEMBER)。 #include <stdarg.h> // 标准参数头文件。以宏的形式定义变量参数列表。主要说明了-个 // 类型(va_list)和三个宏(va_start, va_arg 和va_end),vsprintf // vprintf、vfprintf。 #include <unistd.h> #include <fcntl.h> // 文件控制头文件。用于文件及其描述符的操作控制常数符号的定义。 #include <sys/types.h> // 类型头文件。定义了基本的系统数据类型
#include <linux/fs.h> // 文件系统头文件。定义文件表结构(file,buffer_head,m_inode 等)
static char printbuf[1024];
extern int vsprintf(); extern void init(void); extern void blk_dev_init(void); // 块设备初始化。 extern void chr_dev_init(void); // 字符设备初始化。 extern void hd_init(void); // 硬盘初始化程序。 extern void floppy_init(void); // 软盘初始化程序。 extern void mem_init(long start, long end); // 内存管理程序初始化。 extern long rd_init(long mem_start, int length); // 虚拟盘初始化 extern long kernel_mktime(struct tm * tm); // 建立内核时间 extern long startup_time; // 内核启动时间(开机时间)(秒).
/* * This is set up by the setup-routine at boot-time */ /* * 以下这些数据是由setup.s 程序在引导时间设置的. */ #define EXT_MEM_K (*(unsigned short *)0x90002) // 1m以后的拓展内存大小。 #define DRIVE_INFO (*(struct drive_info *)0x90080) // 硬盘参数表基址。 #define ORIG_ROOT_DEV (*(unsigned short *)0x901FC) // 根文件系统所在设备号。
/* * Yeah, yeah, it's ugly, but I cannot find how to do this correctly * and this seems to work. I anybody has more info on the real-time * clock I'd be interested. Most of this was trial and error, and some * bios-listing reading. Urghh. */
#define CMOS_READ(addr) ({ \ // 这段宏读取cmos实时时钟信息。 outb_p(0x80|addr,0x70); \ // 0x70是些端口号,0x80|addr 是要读取的CMOS 内存地址 inb_p(0x71); \ // 0x71 是读端口号。 })
#define BCD_TO_BIN(val) ((val)=((val)&15) + ((val)>>4)*10) // 将BCD 码转换成数字.
//---------------------------------------------------------------------------------- // time_init //------------------------------------------------------------------------------------ static void time_init(void) // 读取cmos中的信息,初始化全局变量startup_time { struct tm time;
do { time.tm_sec = CMOS_READ(0); time.tm_min = CMOS_READ(2); time.tm_hour = CMOS_READ(4); time.tm_mday = CMOS_READ(7); time.tm_mon = CMOS_READ(8); time.tm_year = CMOS_READ(9); } while (time.tm_sec != CMOS_READ(0));
BCD_TO_BIN(time.tm_sec); BCD_TO_BIN(time.tm_min); BCD_TO_BIN(time.tm_hour); BCD_TO_BIN(time.tm_mday); BCD_TO_BIN(time.tm_mon); BCD_TO_BIN(time.tm_year); time.tm_mon--; // months since January - [0,11] startup_time = kernel_mktime(&time); }
static long memory_end = 0; // 机器具有的内存(字节数) static long buffer_memory_end = 0; // 高速缓冲区末端地址 static long main_memory_start = 0; // 主内存(将用于分页)开始的位置
struct drive_info { char dummy[32]; } drive_info; // 用于存放硬盘信息
//--------------------------------------------------------------------------- // main //------------------------------------------------------------------------- void main(void) /* This really IS void, no error here. */ // 此时中断仍然是关着,在必要的设置完成之后。 // 打开中断。 { /* The startup routine assumes (well, ...) this */ /* * Interrupts are still disabled. Do necessary setups, then * enable them */ // 下面这段代码用于保存 // 根设备号 -- ROOT_DEV; 高速缓存末端地址 -- buffer_memory_end // 机器内存数 -- memory_end;主内存开始地址 -- main_memory_start ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV; drive_info = DRIVE_INFO; memory_end = (1<<20) + (EXT_MEM_K<<10); // 内存大小=1Mb 字节+扩展内存(k)*1024 字节 memory_end &= 0xfffff000; // 忽略不到4Kb(1 页)的内存数 if (memory_end > 16*1024*1024) // 如果内存超过16Mb,则按16Mb 计 memory_end = 16*1024*1024; if (memory_end > 12*1024*1024) // 如果内存>12Mb,则设置缓冲区末端=4Mb buffer_memory_end = 4*1024*1024; else if (memory_end > 6*1024*1024) // 否则如果内存>6Mb,则设置缓冲区末端=2Mb buffer_memory_end = 2*1024*1024; else // 否则则设置缓冲区末端=1Mb buffer_memory_end = 1*1024*1024; main_memory_start = buffer_memory_end; // 主内存(用于分页使用)起始位置=缓冲区末端 #ifdef RAMDISK main_memory_start += rd_init(main_memory_start, RAMDISK*1024); #endif
mem_init(main_memory_start,memory_end); // trap_init(); // 陷阱门(硬件中断向量)初始化 blk_dev_init(); // 块设备初始化 chr_dev_init(); // 字符设备初始化 tty_init(); // tty 初始化 time_init(); // 设置开机启动时间,startup_time sched_init(); // 调度程序初始化 buffer_init(buffer_memory_end); // 缓冲管理初始化,建内存链表等. hd_init(); // 硬盘初始化 floppy_init(); // 软盘初始化 sti(); // 设置完成,开启中断。 move_to_user_mode(); // 移到用户模式
if (!fork()) { /* we count on this going ok */ init(); } /* * NOTE!! For any other task 'pause()' would mean we have to get a * signal to awaken, but task0 is the sole exception (see 'schedule()') * as task 0 gets activated at every idle moment (when no other tasks * can run). For task0 'pause()' just means we go check if some other * task can run, and if not we return here. */
/* * 注意!! 对于任何其它的任务,'pause()'将意味着我们必须等待收到一个信号才会返 * 回就绪运行态,但任务0(task0)是唯一的意外情况(参见'schedule()'),因为任务0 在 * 任何空闲时间里都会被激活(当没有其它任务在运行时),因此对于任务0'pause()'仅意味着 * 我们返回来查看是否有其它任务可以运行,如果没有的话我们就回到这里,一直循环执行'pause()'。 */ for(;;) pause(); }
//---------------------------------------------------------------------------- // printf //---------------------------------------------------------------------------- static int printf(const char *fmt, ...) // 使用变长参数,调用write系统调用。 { va_list args; int i;
va_start(args, fmt); write(1,printbuf,i=vsprintf(printbuf, fmt, args)); va_end(args); return i; }
static char * argv_rc[] = { "/bin/sh", NULL }; // 调用执行程序时参数的字符串数组 static char * envp_rc[] = { "HOME=/", NULL }; // 调用执行程序时的环境字符串数组
static char * argv[] = { "-/bin/sh",NULL }; // 同上 static char * envp[] = { "HOME=/usr/root", NULL };
//------------------------------------------------------------------------------ // init //------------------------------------------------------------------------------ void init(void) { int pid,i;
setup((void *) &drive_info); // 读取硬盘信息 (void) open("/dev/tty0",O_RDWR,0); // 用读写访问方式打开设备“/dev/tty0“ (void) dup(0); // 复制句柄,产生句柄1 号 -- stdout 标准输出设备 (void) dup(0); // 复制句柄,产生句柄2 号 -- stderr 标准出错输出设备
// 输出一些信息 printf("%d buffers = %d bytes buffer space\n\r",NR_BUFFERS, NR_BUFFERS*BLOCK_SIZE); printf("Free mem: %d bytes\n\r",memory_end-main_memory_start);
/* * 下面的代码打开/etc/rc,然后执行/bin/sh。但是这里开辟了 * ;两个线程。 */ if (!(pid=fork())) { close(0); if (open("/etc/rc",O_RDONLY,0)) _exit(1); execve("/bin/sh",argv_rc,envp_rc); _exit(2); } if (pid>0) while (pid != wait(&i)) /* nothing */; /* * 如果执行到这里,说明刚创建的子进程的执行已停止或终止了。 * 下面循环中首先再创建一个子进程.如果出错,则显示“初始化 * 程序创建子进程失败”的信息并继续执行。对于所创建的子进 * 程关闭所有以前还遗留的句柄(stdin, stdout, stderr),新创 * 建一个会话并设置进程组号,然后重新打开/dev/tty0 作为stdin, * 并复制成stdout 和stderr。再次执行系统解释程序/bin/sh。但 * 这次执行所选用的参数和环境数组另选了一套。然后父进程再次 * 运行wait()等待。如果子进程又停止了执行,则在标准输出上显 * 示出错信息“子进程pid 停止了运行,返回码是i”,然后继续重 * 试下去…,形成“大”死循环 * */ while (1) { if ((pid=fork())<0) { printf("Fork failed in init\r\n"); continue; } if (!pid) { close(0); close(1); close(2); setsid(); (void) open("/dev/tty0",O_RDWR,0); (void) dup(0); (void) dup(0); _exit(execve("/bin/sh",argv,envp)); } while (1) if (pid == wait(&i)) break; printf("\n\rchild %d died with code %04x\n\r",pid,i); sync(); } _exit(0); /* NOTE! _exit, not exit() */ }
/* * 至此linux启动已经完成。有上面的代码分析可知,根文件系统只要即可实现。 */
|
请发表评论