内核启动流程3--Busybox的init进程

Busybox是用来制作文件系统的一个工具集，可以用来替换GNU fileutils shellutils等工具集，它为各种小型的或者嵌入式系统提供了比较完全的工具集。

它提供的核心程序中包括了用户空间的init进程。用户空间的init进程是整个系统启动流程的最后一个阶段，经过该进程的初始化，整个系统进入服务状态，提供诸如系统调用、任务管理服务及设备管理等服务。

1）init进程启动流程

busybox中实现的init进程一般放在开发板的"/sbin"目录下。

busybox的init进程会根据配置文件决定启动哪些程序，如执行某些脚本、启动shell、运行用户指定的程序等。总之，该init进程将成为后续所有进程的发起者，如在init进程启动"/bin/sh"程序后，才能在控制台上输入各种命令。

busybox的init程序对应代码在busybox的init/init.c下，其初始化流程如下

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。

2）添加初始化活动

init进程的初始化任务被分解为一系列初始化活动来完成，busybox定义了8种初始化活动，

Sysinit：为init进程提供初始化命令脚本的路径。

Wait：告诉init进程必须等到相应的进程执行完成之后，才能继续执行。

Once：仅执行相应的进程一次，而且不会等待它执行完成。

Respawn：当相应的进程终止执行时，重新启动该进程。

Askfirst：与respawn类似，不过init进程先输出“please press enter to active this console”，等用户按回车键之后，才启动子进程。

Shutdown：当系统关机时，执行相应的进程。

Restart：当init进程重新启动时，执行相应的进程，通常此处执行的进程就是init本身。

Ctrlatldel：当按下crtl+alt_delete组合键时，执行相应的进程

init进程中需要添加的活动，通常被写到inittab文件中，inittab文件通常位于根文件系统的"/etc"目录下，其中每一条配置信息定义一个初始化活动。格式如下：

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

inittab中的每个条目有4个字段，各字段间由冒号分开。

<id>:表示该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。

<runlevels>：对于busybox提供的init程序，这个字段没有意义，可以省略

<action>：表示init进程如何控制该子进程

<process>：要执行的进程，它可以是可执行程序，也可以是脚本

一个简单的inittab示例：

::sysinit:/etc/init.d/rcS

::askfirst:-/bin/sh

::ctrllaltdel:/sbin/reboot

::shutdown:/bin/umount -a -r

在init_main()函数中调用parse_inittab()函数解析inittab，也正是在该函数中完成向init进程添加活动的任务。尽管没有inittab文件，parse_inittab()中也会添加默认的活动，如下

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","");

　　　　new_init_action(RESTART,"init","");

　　　　/*sysinit*/

　　　　new_init_action(SYSINIT,INIT_SCRIPT,"");

　　　　return;

　　}

}

new_init_action函数的三个参数分别表示活动类型、相关的命令和使用的控制台，若不指定最后一个参数，则表示使用与init进程相同的控制台。

最后一个新的初始化活动，即当SYSINIT活动发生时，由INIT_SCRIPT确定的脚本被执行。SYSINIT活动表示只在系统初始化阶段被init进程加载一次。INIT_SCRIPT宏的默认值定义如下，BUSYBOX init进程默认的初始化脚本是/etc/init.d/rcS

#define INITTAB　　"/etc/inittab"

#ifndef INIT_SCRIPT

#define INIT_SCRIPT  "/etc/init.d/rcS"

#endif

parse_inittab()函数的其余代码解析inittab文件的具体内容，最终根据Inittab中给定的配置，向init进程添加各项活动。

3）执行初始化活动

init进程解析inittab后开始执行各类初始化活动。它通过run_actions()函数执行指定类型的初始化活动，并为符合条件的活动，执行其 相关命令。init进程各类初始化活动的执行顺序如下：

/*First run the sysinit command*/

run_actions(SYSINIT);

/*Next run anything that wants to block*/

run_actions(WAIT);

/*Next run anything to be run ony once*/

run_actions(ONCE);

.....

/*Now run the looping stuff for the rest of forever*/

while(1)

{

　　/*run the respawn/askfirst stuff*/

　　run_actions(RESPAWN|ASKFIRST);

　　/*Don't consume all CPU time--sleep a bit*/

　　sleep(1);

　　/*wait for any child process to exit*/

　　wpid = wait(NULL);

　　while(wpid>0)

　　{

　　　　/*Find out who died and clean up their corpse*/

　　　　.....

　　}

}

从上面的代码可以看出，活动的执行顺序如下：

1）执行系统初始化脚本，默认为/etc/init.d/rcS,活动类型为SYSINIT；

2）执行所有将会导致阻塞的初始化活动对应的命令，活动类型是WAIT;

3)执行所有一次执行的初始化活动的命令，活动类型是ONCE；

完成以上工作后，init循环执行以下任务：

1）执行所有中止后必须重启的活动命令，类型是RESPAWN。

2）执行所有中止后必须重启，但必须先询问的活动命令，类型是ASKFIRST。

3）等待子进程推出。