Busybox init进程启动过程分析

时间：2022-03-04 16:52:10
一、Busybox     Busybo是一个遵循GPLv2协议的开源项目。Busybox将众多的Linux命令集合进一个很小的可执行程序中，可以用来替换GNU fileutils shellutils等工具集。Busybox中各种命令与相应的GNU工具相比，所能提供的选项较少，但是能够满足一般应用。Busybox为各种小型的或者嵌入式系统提供了一个比较完完全的工具集。
Busybox在编写过程中对文件大小进行了优化，并考虑了系统资源有限的情况。与一般的GNU工具集动辄几MB的体积相比，动态连接的Busybox只有几百KB，即使静态连接也只有1MB左右。有人将Busybox比喻成Linux工具中的瑞士军刀，简单的说就是好像是Linux的一个大的工具集，包括了Linux中的大部分命令和工具。嵌入式根目录下的bin,sbin和usr目录以及linuxc通常就是Busybox。Busybox会根据配置的不同自动的生成一些文件，但是有些根文件系统下的文件还是需要用户自己来建立。 二、Busybox启动流程分析    init进程是由内核启动的第一个也是惟一的一个用户进程，它根据配置文件决定启动哪些程序，比如执行某些脚本，启动shell，运行用户指定的程序等。init进程是后续所有进程的发起者，比如init进程启动/bin/sh程序后，才能够在控制台上输入各种命令。
   init进程的执行程序通常是sbin/init，上面讲述的init进程的作用只不过是/sbin/init这个程序的功能。在嵌入式领域，通常使用Busybox集成的init程序.嵌入式根目录下的bin,sbin和usr目录以及linuxc通常就是Busybox。 1、在kernel/init/main.c的init函数中有如下代码：
if(execute_command)
execve(execute_command,argv_init,envp_init);
execve("/sbin/init",argv_init,envp_init);
bootloader会传给内核的main函数 init=/linuxrc这个参数，于是就会执行下面的这句
execute_command = "linuxrc",busybox中_install目录下的linuxrc是Busybox的一个软链接，指向/bin/busybox,而/sbin/init也是/bin/busybox的符号链接，因此这个linxrc基本没有实际的意义只是一个连接作用。我们可以重写linuxrc，添加自己的一些初始化的东西。这样就可以把Linux内核中的init程序和Busybox中的init程序结合起来了。 2、Busybox init进程启动流程    Busybox是目标板系统上执行的第一个应用程序，当调用Busybox它会执行Busybox自身的init进程。
Busybox initt 程序对应的代码在init/init.c文件中。其对应的流程图如下：

Busybox init进程启动过程分析

其中与构建根文件系统关系密切的是控制台的初始化，对inittab文件的解释及执行。从图中我们可以看出，Busybox init启动的第一个函数是int init_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)，在这里可以设置信号的处理函数，初始化控制台，最重要的是解析inittab中内容。

static void parse_inittab(void)
{
#if ENABLE_FEATURE_USE_INITTAB
    char *token[4];
    parser_t *parser = config_open2("/etc/inittab", fopen_for_read);

    if (parser == NULL)
#endif
    {
        /* No inittab file -- set up some default behavior */
        /* Reboot on Ctrl-Alt-Del */
        new_init_action(CTRLALTDEL, "reboot", "");
        /* Umount all filesystems on halt/reboot */
        new_init_action(SHUTDOWN, "umount -a -r", "");
        /* Swapoff on halt/reboot */
        if (ENABLE_SWAPONOFF)
            new_init_action(SHUTDOWN, "swapoff -a", "");
        /* Prepare to restart init when a QUIT is received */
        new_init_action(RESTART, "init", "");
        /* Askfirst shell on tty1-4 */
        new_init_action(ASKFIRST, bb_default_login_shell, "");
//TODO: VC_1 instead of ""? "" is console -> ctty problems -> angry users

        new_init_action(ASKFIRST, bb_default_login_shell, VC_2);
        new_init_action(ASKFIRST, bb_default_login_shell, VC_3);
        new_init_action(ASKFIRST, bb_default_login_shell, VC_4);
        /* sysinit */
        new_init_action(SYSINIT, INIT_SCRIPT, "");
        return;
} ..............  
}

   其中最重要的一个是其中，最重要的一个，就是 new_init_action(SYSINIT, INIT_SCRIPT, "")，也就决定了接下去初始化的脚本是INIT_SCRIPT所定义的值。这个宏的默认值是"/etc/init.d/rcS".

#define INITTAB "/etc/inittab"    /* inittab file location */
#ifndef INIT_SCRIPT
#define INIT_SCRIPT "/etc/init.d/rcS"    /* Default sysinit script. */

#endif

  1）下面是分析文件系统中/etc/init.d/rcS的内容,这是我的rcS文件中的内容。这个文件会在inittab中使用。在inittab后启动rcS.

#!/bin/sh
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
runlevel=S
prevlevel=N
umask 022
export PATH runlevel prevlevel  //上面几句为启动环境设置必要的环境变量
echo "----------munt all----------------"
mount -a  //加载文件/etc/fstab文件中的选项，
echo /sbin/mdev>/proc/sys/kernel/hotplug
mdev -s  //在/dev 目录下建立必要的设备节点；
echo "***********************************************"
echo "****************Studying ARM Embedded *********************
echo "Kernel version:linux-2.6.32.1"
echo "Author frank"
echo "Date:2010.4.19"
echo "***********************************************/bin/hostname -F /etc/sysconfig/HOSTNAME  //设置主机的名字

//下面这一句是设置内核的hotplug handler 为 mdev, 即当设备热插拔时，由 mdev 接收来自内核的消息并作出相应的回应, 比如挂载U盘。echo /sbin/mdev>/proc/sys/kernel/hotplug
2）下面是inittab文件的分析：如果存在/etc/inittab文件，Busybox init程序解析它，然后按照它的指示各种子进程，否则使用默认的配置创建子进程
#etc/inittab
::sysinit:/etc/init.d/rcS    //作为系统初始化文件.
s3c2410_serial0::askfirst:-/bin/sh  在串口启动一个登录会话
::ctrlaltdel:/sbin/reboot  //作为init重启执行程序.
::shutdown:/bin/umount -a –r  //告诉init在关机时运行umount命令卸载所有的文件系统，如果卸载失败，试图以只读方式重新挂载。

/etc/inittab 文件中每个条目用来定义一个子进程，并确定它的启动方法，格式如下 ：
<id>:<runlevels>:<action>:<process>
例如：
ttySAC0:askfirst:-/bin/sh
（1）<id>:表示这个进程要使用的控制台（即标准输入、标准输出、标准错误设备）。如果省略，则使用与init进程一样的控制台。
（2）<runlevels>:对于Busybox init程序，这个字段滑意义，可以省略。
（3）<action>:表示init程序如何控制这个子进程，
（4）<process>: 要执行的程序，它可以是可执行程序，也可以是脚本
如果<process>:字段有"-"字符，表示这个程序被称为“交互的”。在/etc/inittab/文件的控制下，init进程的行为总结如下：
（1）在系统启动前期，init进程首先启动<action>为sysinit wait once的3类子进程。
（2）在系统正常运行期间，init程序首先启动,<action>为respawn askfirst的两类子进程，并监视它们，发现某个子进程退出时重新启动它。
（3） 在系统退出时，执行<action> 为shutdown restart ctrlaltdel的3类子进程之一或全部。
如果根文件系统中没有/etc/initab文件，Busybox init程序将使用如下默认的inittab条目。

             /etc/inittab文件中<action>字段的意义

Action名称

执行条件

说明

Sysinit

系统启动后最先执行

只执行一次，init进程等待它结束才继续执行其它动作

Wait

系统执行完sysinit进程后

只执行一次，init进程等待它结束才继续执行其它动作

Once

系统执行完wait进程后

只执行一次,init进程不等待它结束

Respawn

启动完once进程后

Init进程监测发现子进程退出时，重新启动它

Askfirst

启动完respawn进程后

与respawn类似，不过init进程先输出“Please press Enter to actvie this console”，等用户输入驾车键之后才启动子进程

Shutdown

当系统关机时

即重启关闭系统命令时

Restart

Busybox中配置了CONFIG_FEATURE_USE_INITTAB，并且init进程接收到SIGHUP信号时

先重新读取，解析/etc/initab文件，再执行restart程序

Ctrlatldel

按下Ctr+Alt+del组合键时

3）下面是etc/fstab文件内容，表示执行完“mount -a”命令后将挂载proc tmpfs等系统
#device mount-point type option dump fsck order
proc /proc proc defaults 0 0
temps /tmp rpoc defaults 0 0
none /tmp ramfs defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
mdev /dev ramfs defaults 0 0
4）/etc/profile文件

这个文件是sh用的，当用户获得一个shell后，sh就会根据这个文件配置用户的登陆环境，下面是我的profile文件。

#Ash profile
#vim:syntax=sh
#No core file by defaults
#ulimit -S -c 0>/dev/null 2>&1
USER="id -un"
LOGNAME=$USER
PS1='[\u@\h=W]#'
PATH=$PATH
HOSTNAME='/bin/hostname'
export USER LOGNAME PS1 PATH

    其中PATH环境变量指定当用户键入一个命令时，sh寻找这个命令的路径。PS1指定sh提示符的格式。其它的export命令，alias命令，busybox里面的ash和bash非常相似
     这样，Busybox所需的基本的配置文件就完成了。这也是Busybox最基本的文件，当然还可以配置更多的文件，增强Busybox的功能。
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