概述

本文通過簡要分析init進(jìn)程源碼，梳理其處理流程，重點(diǎn)關(guān)注init進(jìn)程如何啟動應(yīng)用程序，總結(jié)啟動腳本文件的編寫思路

init進(jìn)程源碼分析

init進(jìn)程是linux內(nèi)核啟動的第一個進(jìn)程，怎么知道的?從內(nèi)核源碼linux-2.6.xxx/init/main.c代碼的kernel_init()函數(shù)分析，可以發(fā)現(xiàn)，內(nèi)核會根據(jù)uboot傳入的參數(shù)來啟動第一個進(jìn)程，一般都是init

怎么啟動的呢，調(diào)用kernel_execve()函數(shù)完成的，猜測是從根文件系統(tǒng)的/sbin/init來啟動的，linux的任何應(yīng)用程序都是基于文件系統(tǒng)的，啟動應(yīng)用程序前提是根文件系統(tǒng)已經(jīng)掛載好了。好，那么根文件系統(tǒng)又是從哪里來的呢，是由busybox這個工具配置編譯生成的，所以要分析init源碼，要去busybox里找init的源碼

源碼位置：/busybox/init/init.c，在其中查找main()函數(shù)，發(fā)現(xiàn)只有init_main()，沒有main()，可以猜測busybox是通過一些方法將init進(jìn)程的入口修改為init_main()，實(shí)際上所有busybox的命令工具都是一個到busybox程序的鏈接，

cd /sbin 
ls -l init 
lrwxrwxrwx 1 root 0 14 Nov 16 2016 init -> ../bin/busybox  

可以看到，init進(jìn)程其實(shí)是到busybox的鏈接，不用管它，知道init進(jìn)程的入口是init_main()函數(shù)就行了

#if DEBUG_SEGV_HANDLER 
    { 
        struct sigaction sa; 
        memset(&sa, 0, sizeof(sa)); 
        sa.sa_sigaction = handle_sigsegv; 
        sa.sa_flags = SA_SIGINFO; 
        sigaction(SIGSEGV, &sa, NULL); 
        ...... 
    } 
#endif 
...... 
console_init(); 
set_sane_term(); 
...... 
/* Make sure environs is set to something sane */ 
putenv((char *) "HOME=/"); 
putenv((char *) bb_PATH_root_path); 
putenv((char *) "SHELL=/bin/sh"); 
putenv((char *) "USER=root"); /* needed? why? */  

這一段是init進(jìn)程最開始要做的事情，設(shè)置一些信號相關(guān)的東西，初始化console，然后設(shè)置環(huán)境變量，跟啟動app似乎沒有什么關(guān)系，不用管，繼續(xù)往下看

/* Check if we are supposed to be in single user mode */ 
if (argv[1] 
 && (strcmp(argv[1], "single") == 0 || strcmp(argv[1], "-s") == 0 || LONE_CHAR(argv[1], '1')) 
) { 
    /* ??? shouldn't we set RUNLEVEL="b" here? */ 
    /* Start a shell on console */ 
    new_init_action(RESPAWN, bb_default_login_shell, ""); 
} else { 
    /* Not in single user mode - see what inittab says */ 
 
    /* NOTE that if CONFIG_FEATURE_USE_INITTAB is NOT defined, 
     * then parse_inittab() simply adds in some default 
     * actions (i.e., INIT_SCRIPT and a pair 
     * of "askfirst" shells) */ 
    parse_inittab(); 
}  

這一段代碼是一個if判斷，注釋說如果是single user mode，則走上半段代碼，如果不是single user mode，則調(diào)用parse_inittab() 函數(shù)，因?yàn)閮?nèi)核啟動init進(jìn)程沒有傳入附加參數(shù)，所以argv[1]不存在，程序走parse_inittab()

注釋還說如果沒有定義CONFIG_FEATURE_USE_INITTAB 這個宏，程序會執(zhí)行一些默認(rèn)的action，那怎么知道這個宏定義了沒有呢，猜測這個宏應(yīng)該是對busybox配置時(shí)的選項(xiàng)，好，怎么查看busybox配置呢，和linux內(nèi)核配置一樣的道理，結(jié)合make menuconfig和各級config文件來看

是否定義了宏CONFIG_FEATURE_USE_INITTAB?

在busybox中執(zhí)行make meunconfig，進(jìn)入熟悉的配置界面

大概瀏覽一下，和init有關(guān)系的好像有個Init Utilities項(xiàng)，進(jìn)去

這里面有一項(xiàng)“Support reading an inittab file”，這個配置項(xiàng)是選中的，描述中有“inittab”這個單詞，和init源碼中說到的parse_inittab()很相似，好，make menuconfig先放到一邊，來看看配置文件，打開頂層目錄的Config.in，全局搜一下"init"，發(fā)現(xiàn)只有最下面有：

source init/Config.in 

進(jìn)入init文件夾，打開其中的Config.in文件，發(fā)現(xiàn)配置項(xiàng)

config FEATURE_USE_INITTAB 
    bool "Support reading an inittab file" 
    default y 
    depends on INIT 
    help 
      Allow init to read an inittab file when the system boot.  

猜測沒錯，CONFIG_FEATURE_USE_INITTAB這個宏確實(shí)定義了，回到init源碼分析，進(jìn)入parse_inittab()函數(shù)。首先看到這個函數(shù)前有一大段注釋，看看它說什么

/* NOTE that if CONFIG_FEATURE_USE_INITTAB is NOT defined, 
 * then parse_inittab() simply adds in some default 
 * actions (i.e., runs INIT_SCRIPT and then starts a pair 
 * of "askfirst" shells).  If CONFIG_FEATURE_USE_INITTAB 
 * _is_ defined, but /etc/inittab is missing, this 
 * results in the same set of default behaviors. 
 */  

前面的話和之前的if判斷意思差不多，如果定義了XXX這個宏，但是/etc/inittab這個文件沒有，也會走默認(rèn)的action，好，大概猜想一下，parse_inttab()函數(shù)好像和要分析的app啟動有點(diǎn)關(guān)系了，如果定義了XXX宏，就去解析/etc/inittab這個文件，執(zhí)行里面的東西，如果沒有定義XXX宏或者/etc/inittab文件不存在，執(zhí)行一些默認(rèn)的東西

好，搞清楚一件事，/etc/inittab這個文件很重要，可能需要自己來創(chuàng)建這個文件，往里面寫東西，但是寫什么內(nèi)容呢?目前還不知道。那如果不走/etc/inittab這一條路呢，默認(rèn)會執(zhí)行的action又是什么意思?來分析一下parse_inittab()這個函數(shù)

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 */ 
        /* Sysinit */ 
        new_init_action(SYSINIT, INIT_SCRIPT, ""); 
        /* 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); 
        /* 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 */ 
        new_init_action(SHUTDOWN, "swapoff -a", ""); 
        /* Restart init when a QUIT is received */ 
        new_init_action(RESTART, "init", ""); 
        return; 
    } 
 
#if ENABLE_FEATURE_USE_INITTAB 
    /* optional_tty:ignored_runlevel:action:command 
     * Delims are not to be collapsed and need exactly 4 tokens 
     */ 
    while (config_read(parser, token, 4, 0, "#:", 
                PARSE_NORMAL & ~(PARSE_TRIM | PARSE_COLLAPSE))) { 
        /* order must correspond to SYSINIT..RESTART constants */ 
        static const char actions[] ALIGN1 = 
            "sysinit\0""wait\0""once\0""respawn\0""askfirst\0" 
            "ctrlaltdel\0""shutdown\0""restart\0"; 
        int action; 
        char *tty = token[0]; 
 
        if (!token[3]) /* less than 4 tokens */ 
            goto bad_entry; 
        action = index_in_strings(actions, token[2]); 
        if (action < 0 || !token[3][0]) /* token[3]: command */ 
            goto bad_entry; 
        /* turn .*TTY -> /dev/TTY */ 
        if (tty[0]) { 
            tty = concat_path_file("/dev/", skip_dev_pfx(tty)); 
        } 
        new_init_action(1 << action, token[3], tty); 
        if (tty[0]) 
            free(tty); 
        continue; 
 bad_entry: 
        message(L_LOG | L_CONSOLE, "Bad inittab entry at line %d", 
                parser->lineno); 
    } 
    config_close(parser); 
#endif 
}  

首先去讀了/etc/inittab這個文件，如果不存在，執(zhí)行了很多new_init_action() ，如果存在，就走了一個while()循環(huán)，猜測應(yīng)該是解析/etc/inittab文件的內(nèi)容，根據(jù)文件的內(nèi)容執(zhí)行new_init_action() 。好，那么inittab文件到底寫什么格式，什么東西呢，while()循環(huán)里面有一個static const char actions[]數(shù)組看起來像是和inittab的內(nèi)容有關(guān)系，里面有“sysinit”等字符串，但是還是沒辦法搞清楚怎么寫inittab文件

inittab文件怎么寫

/busybox/examples/下面找到一個inittab腳本的例子，打開，看到一個類似格式說明的句子：

Format for each entry: <id>:<runlevels>:<action>:<process> 

猜測inittab文件里可以有多條entry，每條entry格式中有id、runlevels、action和process這四項(xiàng)內(nèi)容，這里也出現(xiàn)了action，和代碼里的action數(shù)組很像。文件里又說id和runlevels無關(guān)緊要，好，要搞清楚inittab怎么寫，關(guān)鍵在于理解action和process，繼續(xù)看說明

action

action包括：sysinit、respawn、askfirst、wait、once、restart、ctrlaltdel、和shutdown共八種，

process

指定要運(yùn)行的程序和它的參數(shù)

然后還說了如果沒有inittab文件，則運(yùn)行以下內(nèi)容

::sysinit:/etc/init.d/rcS 
::askfirst:/bin/sh 
::ctrlaltdel:/sbin/reboot 
::shutdown:/sbin/swapoff -a 
::shutdown:/bin/umount -a -r 
::restart:/sbin/init 
tty2::askfirst:/bin/sh         
tty3::askfirst:/bin/sh 
tty4::askfirst:/bin/sh  

這應(yīng)該就是代碼中如果讀不到inittab文件，則執(zhí)行的一系列net_init_action的內(nèi)容

再往下看，出現(xiàn)的第一條示例entry

::sysinit:/etc/init.d/rcS 

是不是很熟悉，linux系統(tǒng)嵌入式設(shè)備里通常會有/etc/init.d/rcS這個文件，它是一個shell腳本，根據(jù)前面的格式，分析一下，id和runlevel為空，action為sysinit，process為/etc/init.d/rcS，所以第一件要干的事情是去執(zhí)行rcS腳本，而rcS腳本里可以做自己想做的任何事情了

下一條示例是

::askfirst:-/bin/sh 

注釋說的是啟動shell到console口，不管，繼續(xù)看

tty4::respawn:/sbin/getty 38400 tty5 
 
tty5::respawn:/sbin/getty 38400 tty6  

開啟getty

::restart:/sbin/init 

指定init進(jìn)程的重啟位置

::ctrlaltdel:/sbin/reboot 
 
::shutdown:/bin/umount -a -r 
 
::shutdown:/sbin/swapoff -a  

在重啟之前要做的事情

再回到代碼上，這個while()循環(huán)遍歷了inittab文件的每一個entry，解析出entry的四個部分：id、runlevel、action和process，放到一個指針數(shù)組char *token[4]中，則token[2]和token[3]代表action和process，程序里調(diào)用index_in_strings()函數(shù)將token[2]轉(zhuǎn)成字符串，即“sysinit”等值，再調(diào)用net_init_action()，分析net_init_action()源碼可以看出，其實(shí)只是把這些action和process添加到一個鏈表中，并沒有做實(shí)際的處理，真正的處理在后續(xù)的代碼中，parse_inittab()函數(shù)返回，

...... 
   /* Now run everything that needs to be run */ 
   /* First run the sysinit command */ 
   run_actions(SYSINIT); 
   check_delayed_sigs(); 
   /* Next run anything that wants to block */ 
   run_actions(WAIT); 
   check_delayed_sigs(); 
   /* Next run anything to be run only once */ 
   run_actions(ONCE); 
 
   /* Now run the looping stuff for the rest of forever. 
    */ 
   while (1) { 
       ......  

這里調(diào)用run_action()運(yùn)行鏈表中每一個entry，并且首先運(yùn)行的是action為sysinit的動作

總結(jié)

到這里，大致搞清楚了init進(jìn)程是怎么啟動app的了，上流程圖 

簡單來說，init進(jìn)程首先分析/etc/inittab文件，當(dāng)然，可以自己修改busybox源碼，讓它從任意文件開始分析，如果不存在inittab文件，則執(zhí)行默認(rèn)的action;如果inittab文件存在，則根據(jù)inittab文件中的條目執(zhí)行，通常是去/etc/init.d/rcS文件中執(zhí)行腳本命令，當(dāng)然，修改源碼，你也可以讓它執(zhí)行別的腳本

rcS腳本是以shell腳本語言編寫，一般的套路是

• 加載驅(qū)動模塊
• 配置網(wǎng)絡(luò)，建橋、配網(wǎng)卡地址
• 啟動app