• Linux下1号进程的前世(kernel_init)今生(init进程)----Linux进程的管理与调度(六)


    前面我们了解到了0号进程是系统所有进程的先祖, 它的进程描述符init_task是内核静态创建的, 而它在进行初始化的时候, 通过kernel_thread的方式创建了两个内核线程,分别是kernel_init和kthreadd,其中kernel_init进程号为1

    start_kernel在其最后一个函数rest_init的调用中,会通过kernel_thread来生成一个内核进程,后者则会在新进程环境下调 用kernel_init函数,kernel_init一个让人感兴趣的地方在于它会调用run_init_process来执行根文件系统下的 /sbin/init等程序:

    kernel_init

    0号进程创建1号进程的方式如下

    kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
    

    我们发现1号进程的执行函数就是kernel_init, 这个函数被定义init/main.c中,如下所示

    kernel_init函数将完成设备驱动程序的初始化,并调用init_post函数启动用户空间的init进程。

    由0号进程创建1号进程(内核态),1号内核线程负责执行内核的部分初始化工作及进行系统配置,并创建若干个用于高速缓存和虚拟主存管理的内核线程。

    init进程

    随后,1号进程调用do_execve运行可执行程序init,并演变成用户态1号进程,即init进程。

    init进程是linux内核启动的第一个用户级进程。init有许多很重要的任务,比如像启动getty(用于用户登录)、实现运行级别、以及处理孤立进程。

    它按照配置文件/etc/initab的要求,完成系统启动工作,创建编号为1号、2号…的若干终端注册进程getty。

    每个getty进程设置其进程组标识号,并监视配置到系统终端的接口线路。当检测到来自终端的连接信号时,getty进程将通过函数do_execve()执行注册程序login,此时用户就可输入注册名和密码进入登录过程,如果成功,由login程序再通过函数execv()执行shell,该shell进程接收getty进程的pid,取代原来的getty进程。再由shell直接或间接地产生其他进程。

    上述过程可描述为:0号进程->1号内核进程->1号用户进程(init进程)->getty进程->shell进程

    注意,上述过程描述中提到:1号内核进程调用执行init函数并演变成1号用户态进程(init进程),这里前者是init是函数,后者是进程。两者容易混淆,区别如下:

    1. kernel_init函数在内核态运行,是内核代码
    2. init进程是内核启动并运行的第一个用户进程,运行在用户态下。
    3. 一号内核进程调用execve()从文件/etc/inittab中加载可执行程序init并执行,这个过程并没有使用调用do_fork(),因此两个进程都是1号进程。

    当内核启动了自己之后(已被装入内存、已经开始运行、已经初始化了所有的设备驱动程序和数据结构等等),通过启动用户级程序init来完成引导进程的内核部分。因此,init总是第一个进程(它的进程号总是1)。

    当init开始运行,它通过执行一些管理任务来结束引导进程,例如检查文件系统、清理/tmp、启动各种服务以及为每个终端和虚拟控制台启动getty,在这些地方用户将登录系统。

    在系统完全起来之后,init为每个用户已退出的终端重启getty(这样下一个用户就可以登录)。init同样也收集孤立的进程:当一个进程启动了一个子进程并且在子进程之前终止了,这个子进程立刻成为init的子进程。对于各种技术方面的原因来说这是很重要的,知道这些也是有好处的,因为这便于理解进程列表和进程树图。init的变种很少。绝大多数Linux发行版本使用sysinit(由Miguel van Smoorenburg著),它是基于System V的init设计。UNIX的BSD版本有一个不同的init。最主要的不同在于运行级别:System V有而BSD没有(至少是传统上说)。这种区别并不是主要的。在此我们仅讨论sysvinit。 配置init以启动getty:/etc/inittab文件

    关于init程序

    1号进程通过execve执行init程序来进入用户空间,成为init进程,那么这个init在哪里呢

    内核在几个位置上来查寻init,这几个位置以前常用来放置init,但是init的最适当的位置(在Linux系统上)是/sbin/init。如果内核没有找到init,它就会试着运行/bin/sh,如果还是失败了,那么系统的启动就宣告失败了。

    因此init程序是一个可以又用户编写的进程, 如果希望看init程序源码的朋友,可以参见

    init包 说明 学习链接
    sysvinit 早期一些版本使用的初始化进程工具, 目前在逐渐淡出linux历史舞台, sysvinit 就是 system V 风格的 init 系统,顾名思义,它源于 System V 系列 UNIX。它提供了比 BSD 风格 init 系统更高的灵活性。是已经风行了几十年的 UNIX init 系统,一直被各类 Linux 发行版所采用。 浅析 Linux 初始化 init 系统(1):sysvinit
    upstart debian, Ubuntu等系统使用的initdaemon 浅析 Linux 初始化 init 系统(2): UpStart
    systemd Systemd 是 Linux 系统中最新的初始化系统(init),它主要的设计目标是克服 sysvinit 固有的缺点,提高系统的启动速度 浅析 Linux 初始化 init 系统(3) Systemd

    Ubuntu等使用deb包的系统可以通过dpkg -S查看程序所在的包

    CentOS等使用rpm包的系统可以通过rpm -qf查看系统程序所在的包

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