1_5.4.2_根文件系统_构建根文件系统之init进程分析_P

想知道这个这个文件系统里面有哪些东西，我们需要跟着init进程继续分析，看这个进程需要哪些东西。

在根文件系统里面有很多命令，比如cp，ls等等，这些命令也就相对一个应用程序，这些命令可能有成千上百种。

对于这么多的命令，在嵌入式领域中，我们使用busybox，它是ls,cp,cd这些命令的组合，我们编译busybox的时候得到一个应用程序叫busybox，我们执行的ls,cp这些指令，实际上执行的都是这些指令到busybox的链接，比如在shell中输入ls，其实就是执行了busybox ls。

可以看到，ls和copy都是到busybox的链接。

使用ls和busybox ls是一样的。

事实上，在嵌入式系统，这个/sbin/init也是到busybox的链接。

所以说，我们想要确定这个init进程做了哪些事情，就需要找到busybox的源码，来分析一下。

找到配套的busybox，解压并用SI创建一个工程来分析一下。

在SI中导入busybox源码，可以看到文件中有一个cp.c，cp.c中有一个cp_main函数，可以推测，使用cp命令就是调用了cp_main函数。

同样，也有一个init.c文件，init.c文件中有一个init_main函数。

我们需要分一下这个init_main。

先猜测一下，init程序会做什么事情呢？

答：回顾一下，u-boot的目的是启动内核，内核的目的是启动应用程序。

内核怎么启动应用程序呢？

答：内核首先启动了init进程，它位于/sbin/init或其他，由这个进程来启动其他的应用程序。

不同的客户要启动的应用程序各不相同，我们怎么知道要启动哪些应用程序呢？

答：应该还要有一个配置文件，这个配置文件决定了后续还要启动哪些应用程序。

所以，init进程至少要做以下三件事：

读取配置文件；

解析配置文件；

执行用户程序。

阅读源码看下是不是这样。

打开init.c，查看init_main函数，前面是设置信号，先不管。

继续向下看，初始化控制台（之前打开了控制台，这里初始化一下）等等。

接着向下看，我们启动内核时没有传入任何参数，所以argc小于1，执行parse_inittab，从名字就可以看出来，这个是解析init table。

打开parse_inittab，可以看到首先是打开一个文件/etc/inittab，显然这个就是配置文件，在linux系统中，配置文件一般都放在etc目录下。打开配置文件后面就是解析了。

解析之前，我们先看一下/etc/inittab，打开/etc/inittab，可以看到inittab的格式。

这些配置文件的目的是启动不同的应用程序，根据这个目的，我们可以猜测一下配置文件里面肯定会有：

指定执行哪些应用程序；

指定何时执行这些应用程序。

根据文档说明可以知道，id项会被加上/dev/，也就是/dev/id，用作控制终端（也就是我们的标准输入，标准输出，标准错误，stdin,stdout,stderr : printf,scanf,err）。

然后是runlevels，这里说可以完全忽略掉。

然后是action，指示何时执行，process，指示执行的应用程序或脚本。红框是action的取值范围。

继续分析源码，可以看到如果没有这个文件，那么就执行默认项，否则解析配置文件。

下面是对配置文件的一些解析，如果是#开头的就忽略掉。

然后id是加上/dev/前缀，解析完最终要调用new_init_action。显然，要了解这些配置项怎么起作用，需要来解析一下这个new_init_action。

以默认配置（即fopen INITTAB失败时）的new_init_action为例，来解析一下。

new_init_action(ASKFIRST, bb_default_login_shell, VC_2);

在源码里面搜索一下bb_default_login_shell，可以看到，就是"-/bin/sh"，VC_2就是"/dev/tty2"。

所以

new_init_action(ASKFIRST, "-/bin/sh", "/dev/tty2");

就等于

new_init_action(ASKFIRST, "-/bin/sh", "/dev/tty2");

从函数定义可以看出，action（执行时机）是ASKFIRST，command（应用程序或脚本）是-/bin/sh，id（终端）是/dev/tty2。

接着分析new_init_action，可以看到有一个init_action_list，可以猜测这是一个初始化动作的链表。

查看init_action_list的定义，可以看到init_action_list是一个指向init_action结构体的指针。

可以猜测，这个new_init_action函数的作用：

创建一个init_action结构，并填充；

把这个结构放入init_action_list链表。

现在，假设没有配置文件，根据默认的配置来反推出默认的配置文件，看看它是什么内容。

其中，773行可以省略，这是因为在PC上，如果系统资源不足，就会把某些不用的进程释放到硬盘中去，将内存空间空出来，但是在嵌入式系统中一般不会这样做，所以if不会进去。

/* Swapoff on halt/reboot */

if (ENABLE_SWAPONOFF) new_init_action(SHUTDOWN, "swapoff -a", "");

最终，反推出来的默认的配置文件如下：

那么，构建了这样一个链表，之后要怎么使用呢？继续往下看。

构建链表之后就是执行，先执行SYSINIT这一类的动作，然后是WAIT，然后是ONCE。

再接下来是一个死循环。

前面说过，action决定了执行时机，它的取值范围有八个，但是inittab中没有说明这些值代表什么意思，我们结合代码分析一下。

首先分析一下run_action函数，可以看到，上面说的8个action在这里都有对应的执行程序。

首先看一下SYSINIT，它调用了两个函数waitfor和delete_init_action，这两个函数的作用分别是：

执行应用程序，并等待它执行完毕（waitfor）；

在链表中删除执行完的init程序（delete_init_action）。

waitfor的源码如下，可以看到先执行run(a)，该函数会创建process子进程，然后在while循环中waitpid，等待a执行完毕。

delete_init_action则是在链表中删除执行完的init程序。

再看一下run函数，函数前面执行了很多系统调用，最后是一个BB_EXECVP，它也是一个系统调用，用来执行子进程。

所以，SYSINIT的功能就是系统初始化，在系统最开始的时候执行，并且执行的时候，系统会等待它执行完毕，执行完毕后就会从链表删除。

然后是WAIT，它的作用和SYSINIT类似，只是它是在SYSINIT之后执行，先执行SYSINIT然后再执行WAIT。

然后是ONCE，可以看到它和SYSINIT也是类似的，只是系统不会等待它执行完毕，同样是执行一次后从链表删除。

然后是RESPAWN和ASKFIRST，只有在pid等于0时才执行。

系统一开始的时候，pid都是0，只有开始执行该进程后，系统才会给它分配一个非0的pid。

可以看到，在init_main的while循环中，会不断的执行RESPAWN和ASKFIRST，然后在它们执行完毕后再将它们的pid清零，这样它们才可以再次执行。

那么，RESPAWN和ASKFIRST有什么区别呢？

这就要从run函数来分析了，在run函数中，当action包含ASKFIRST时，在执行该process前，会先在标准输出输出一条询问信息，此时只有输入回车才会继续向下运行，

这就是RESPAWN和ASKFIRST的差别，ASKFIRST从名字也可以看出来，在执行前先询问一下。

八个action，我们分析了SYSINIT，WAIT，ONCE，RESPAWN，ASKFIRST五个，还有restart，ctrlaltdel，shutdown是做什么用的呢？

在init_main函数的开头，我们看到有一些信号量，这些信号量调用的函数里面，就会用到这些action。

ctrlaltdel_signal就会来执行ctrlaltdel这一类的函数，restart和shutdown也是类似的。

回顾一下，init_main函数至少需要这三项：

打开终端/dev/console；（还需要一个/dev/null）

需要配置文件/etc/inittab；

配置文件里指定的应用程序；

需要注意的是，如果在配置文件中不设置id的话，那么该进程的标准输入，标准输出，标准错误，就都定义到/dev/null里去。

假设我们写一个简单的应用程序，这些函数都不是它自己实现的，而是C库实现的，所以还需要一个库文件。

int main(void)

{

printf("hello, world!n"); //C库

fopen(); //C库

fwrite(); //C库

fclose(); //C库

}

另外，init程序本身也是busybox，所以一个最小的根文件系统，需要以下五种组成：

/dev/console和/dev/null；

init应用程序 ==> busybox；

配置文件/etc/inittab；

配置文件指定的应用程序；

C库；

构建这五种东西，就可以构建出一个根文件系统了，下一节我们就来创建它。