Linux 内核启动挂载android根文件系统过程分析
来源：互联网 发布：unity3d 5.0 玻璃材质 编辑：程序博客网 时间：2024/05/16 17:02
其源码在/system/core/init/init.c
Init.c 主要功能：
（1）安装SIGCHLD 信号。（如果父进程不等待子进程结束，子进程将成为僵尸进程（zombie）从而占用系统资源。因此需要对SIGCHLD 信号做出处理，回收僵尸进程的资源，避免造成不必要的资源浪费。）
（2）对umask 进行清零。
何为umask，请看http://www.szstudy.cn/showArticle/53978.shtml
（3）为rootfs 建立必要的文件夹，并挂载适当的分区。
/dev （tmpfs）
/dev/pts (devpts)
/dev/socket
/proc (proc)
/sys (sysfs)
（4）创建/dev/null 和/dev/kmsg 节点。
（5）解析/init.rc，将所有服务和操作信息加入链表。
（6）从/proc/cmdline 中提取信息内核启动参数,并保存到全局变量。
（7）先从上一步获得的全局变量中获取信息硬件信息和版本号，如果没有则从/proc/cpuinfo 中提取,并保存到全局变量。
（8）根据硬件信息选择一个/init.(硬件).rc，并解析，将服务和操作信息加入链表。
在G1 的ramdisk 根目录下有两个/init.(硬件).rc：init.goldfish.rc 和init.trout.rc，init 程序会根据上一步获得的硬件信息选择一个解析。
（9）执行链表中带有“early-init”触发的的命令。
（10）遍历/sys 文件夹，是内核产生设备添加事件（为了自动产生设备节点)。
（11）初始化属性系统，并导入初始化属性文件。
（12）从属性系统中得到ro.debuggable，若为1，則初始化keychord 監聽。
（13）打開console,如果cmdline 中沒有指定console 則打開默認的 /dev/console
（14）讀取/initlogo.rle（一張565 rle 壓縮的位圖），如果成功則在
/dev/graphics/fb0 顯示Logo,如果失敗則將/dev/tty0 設為TEXT 模式并打開/dev/tty0,輸出文“ANDROID”字樣。
（15）判斷cmdline 中的參數，并设置属性系统中的参数:
1、 如果 bootmode 為
- factory,設置ro.factorytest 值為1
- factory2,設置ro.factorytest 值為2
- 其他的設ro.factorytest 值為0
2、如果有serialno 参数，則設置ro.serialno，否則為""
3、如果有bootmod 参数，則設置ro.bootmod，否則為"unknown"
4、如果有baseband 参数，則設置ro.baseband，否則為"unknown"
5、如果有carrier 参数，則設置ro.carrier，否則為"unknown"
6、如果有bootloader 参数，則設置ro.bootloader，否則為"unknown"
7、通过全局变量（前面从/proc/cpuinfo 中提取的）設置ro.hardware 和
ro.version。
（16）執行所有触发标识为init 的action。
（17）開始property 服務，讀取一些property 文件，這一動作必須在前面
那些ro.foo 設置后做，以便/data/local.prop 不能干預到他們。
- /system/build.prop
- /system/default.prop
- /data/local.prop
- 在讀取默認的 property 后讀取 presistent propertie，在 /data/property 中
（18）為 sigchld handler 創建信號機制
（19）確認所有初始化工作完成：
device_fd(device init 完成)
property_set_fd(property server start 完成)
signal_recv_fd (信號機制建立)
（20） 執行所有触发标识为early-boot 的action
（21） 執行所有触发标识为boot 的action
（22）基于當前property 狀態，執行所有触发标识为property 的action
（23）注冊輪詢事件:
- device_fd
- property_set_fd
-signal_recv_fd
-如果有keychord，則注冊keychord_fd
（24）如果支持BOOTCHART,則初始化BOOTCHART
（25）進入主進程循環:
- 重置輪詢事件的接受狀態，revents 為0
- 查詢action 隊列，并执行。
- 重啟需要重啟的服务
- 輪詢注冊的事件
- 如果signal_recv_fd 的revents 為POLLIN，則得到一個信號，獲取并處
理
- 如果device_fd 的revents 為POLLIN,調用handle_device_fd
- 如果property_fd 的revents 為POLLIN,調用handle_property_set_fd
- 如果keychord_fd 的revents 為POLLIN,調用handle_keychord
到了这里，整个android 文件系统已经起来了。
初始化核心的核心init.rc文件分析
在上面红色那一行（5）解析/init.rc，将所有服务和操作信息加入链表。
parse_config_file("/init.rc");//在init.c 中代码 （有关 /init.rc的脚本我就不贴出来了）
名词解释：
Android 初始化語言由四大类声明组成：行为类(Actions)、命令类(Commands)、服务类(Services)、选项类(Options)。
初始化语言以行为单位，由以空格间隔的语言符号組成。C 风格的反斜杠转义符可以用来插入空白到语言符号。双引号也可以用来防止文本被空格分成多个语言符号。当反斜杠在行末时，作为换行符。
* 以#开始(前面允许空格)的行为注释。
* Actions 和Services 隐含声明一个新的段落。所有该段落下Commands 或 Options 的声明属于该段落。第一段落前的Commands 或Options 被忽略。
* Actions 和Services 拥有唯一的命名。在他们之后声明相同命名的类将被当作错误并忽略。
Actions 是一系列命令的命名。Actions 拥有一个触发器(trigger)用来決定action 何時执行。当一个action 在符合触发条件被执行时，如果它还没被加入到待执行队列中的话，則加入到队列最后。队列中的action 依次执行，action 中的命令也依次执行。
Init 在执行命令的中间处理其他活动(设备创建/销毁,property 设置，进程重启)。
Actions 的表现形式:
on <trigger>
<command>
<command>
<command>
重要的数据结构两个列表，一个队列。
static list_declare(service_list)；
static list_declare(action_list)；
static list_declare(action_queue)；
*.rc 脚本中所有 service 关键字定义的服务将会添加到 service_list 列表中。
*.rc 脚本中所有 on 关键开头的项将会被会添加到 action_list 列表中。每个action 列表项都有一个列表，此列表用来保存该段落下的 Commands。
脚本解析过程：
parse_config_file("/init.rc")
int parse_config_file(const char *fn)
{
char *data;
data = read_file(fn, 0);
if (!data) return -1;
parse_config(fn, data);
DUMP();
return 0;
}
static void parse_config(const char *fn, char *s) {
...
case T_NEWLINE:
if (nargs) {
int kw = lookup_keyword(args[0]);
if (kw_is(kw, SECTION)) {
state.parse_line(&state, 0, 0);
parse_new_section(&state, kw, nargs, args);
} else {
state.parse_line(&state, nargs, args);
}
nargs = 0;
}
...
｝
parse_config 会逐行对脚本进行解析，如果关键字类型为 SECTION ，那么将会执行parse_new_section();
类型为 SECTION 的关键字有： on 和 sevice
关键字类型定义在 Parser.c (system\core\init) 文件中
Parser.c (system\core\init)
#define SECTION 0x01
#define COMMAND 0x02
#define OPTION 0x04
关键字 属性
capability, OPTION, 0, 0)
class, OPTION, 0, 0)
class_start, COMMAND, 1, do_class_start)
class_stop, COMMAND, 1, do_class_stop)
console, OPTION, 0, 0)
critical, OPTION, 0, 0)
disabled, OPTION, 0, 0)
domainname, COMMAND, 1, do_domainname)
exec, COMMAND, 1, do_exec)
export, COMMAND, 2, do_export)
group, OPTION, 0, 0)
hostname, COMMAND, 1, do_hostname)
ifup, COMMAND, 1, do_ifup)
insmod, COMMAND, 1, do_insmod)
import, COMMAND, 1, do_import)
keycodes, OPTION, 0, 0)
mkdir, COMMAND, 1, do_mkdir)
mount, COMMAND, 3, do_mount)
on, SECTION, 0, 0)
oneshot, OPTION, 0, 0)
onrestart, OPTION, 0, 0)
restart, COMMAND, 1, do_restart)
service, SECTION, 0, 0)
setenv, OPTION, 2, 0)
setkey, COMMAND, 0, do_setkey)
setprop, COMMAND, 2, do_setprop)
setrlimit, COMMAND, 3, do_setrlimit)
socket, OPTION, 0, 0)
start, COMMAND, 1, do_start)
stop, COMMAND, 1, do_stop)
trigger, COMMAND, 1, do_trigger)
symlink, COMMAND, 1, do_symlink)
sysclktz, COMMAND, 1, do_sysclktz)
user, OPTION, 0, 0)
write, COMMAND, 2, do_write)
chown, COMMAND, 2, do_chown)
chmod, COMMAND, 2, do_chmod)
loglevel, COMMAND, 1, do_loglevel)
device, COMMAND, 4, do_device)
parse_new_section() 中再分别对 service 或者 on 关键字开头的内容进行解
析。
...
case K_service:
state->context = parse_service(state, nargs, args);
if (state->context) {
state->parse_line = parse_line_service;
return;
}
break;
case K_on:
state->context = parse_action(state, nargs, args);
if (state->context) {
state->parse_line = parse_line_action;
return;
}
break;
...
对 on 关键字开头的内容进行解析
static void *parse_action(struct parse_state *state, int nargs, char **args)
{
...
act = calloc(1, sizeof(*act));
act->name = args[1];
list_init(&act->commands);
list_add_tail(&action_list, &act->alist);
...
}
对 service 关键字开头的内容进行解析
static void *parse_service(struct parse_state *state, int nargs, char **args)
{
struct service *svc;
if (nargs < 3) {
parse_error(state, "services must have a name and a program\n");
return 0;
}
if (!valid_name(args[1])) {
parse_error(state, "invalid service name '%s'\n", args[1]);
return 0;
}
//如果服务已经存在service_list 列表中将会被忽略
svc = service_find_by_name(args[1]);
if (svc) {
parse_error(state, "ignored duplicate definition of service '%s'\n", args[1]);
return 0;
}
nargs -= 2;
svc = calloc(1, sizeof(*svc) + sizeof(char*) * nargs);
if (!svc) {
parse_error(state, "out of memory\n");
return 0;
}
svc->name = args[1];
svc->classname = "default";
memcpy(svc->args, args + 2, sizeof(char*) * nargs);
svc->args[nargs] = 0;
svc->nargs = nargs;
svc->onrestart.name = "onrestart";
list_init(&svc->onrestart.commands);
//添加该服务到 service_list 列表
list_add_tail(&service_list, &svc->slist);
return svc;
}
服务的表现形式:
service <name> <pathname> [ <argument> ]*
<option>
<option>
...
申请一个service 结构体，然后挂接到service_list 链表上，name 为服务的名称，pathname 为执行的命令，argument为命令的参数。之后的 option 用来控制这个service 结构体的属性，parse_line_service 会对 service 关键字后的内容进行解析并填充到 service 结构中 ，当遇到下一个service 或者on 关键字的时候此service 选项解析结束。
例如：
service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
socket zygote stream 666
onrestart write /sys/android_power/request_state wake
服务名称为： zygote
启动该服务执行的命令： /system/bin/app_process
命令的参数： -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
socket zygote stream 666： 创建一个名为：/dev/socket/zygote 的 socket ，
类型为：stream
====
http://www.4ucode.com/Study/Topic/1307314
内核启动无法挂载根文件系统的问题
这类问题很常见，先总体介绍一下解决思路。
能出现让人激动的的控制台，那么系统移植已经接近完成；但是不少人在最后一步出现问题。
要点如下：
1. 在正确的位置烧写正确格式的文件系统映象：
2. 内核支持这种文件系统格式
3. 文件系统的内容要完备
上面说得简单，一个个介绍。
1. 在正确的位置烧写正确的文件系统映象：
(a). 正确的位置
嵌入式开发中，常通过bootloader烧写文件系统映象，假设写在flash的地址A处。
内核启动时，显然要从地址A处读取文件系统，内核是怎么知道的呢？通过命令行参数，比如“root=/dev/mtdblock2 ”。/dev/mtdblock2 又是怎么和地址A对应上的呢？内核将flash划分为
几个分区，这是在代码中固定的。/dev/mtdblock2是第3个分区，它的开始地址必须是A。
在内核启动时，可以看到这些分区的开始地址、结束地址，比如内核启动时会有类似下面的信息：
Creating 3 MTD partitions on "NAND 64MiB 3,3V 8-bit":
0x00000000-0x00030000 : "bootloader"
0x00050000-0x00250000 : "kernel"
0x00250000-0x03ffc000 : "root"
对于上面的内核信息，/dev/mtdblock2对应root分区，开始地址为0x00250000，使用bootloader写文件系统映象时，烧写的地址必须是0x00250000
所以，要保证3点：① bootloader烧到地址A，② 地址A是内核某个分区的开始地址，③ 命令行参数“root=/dev/mtdblockXXX ”是这个分区
(b). 正确格式的文件系统映象
不同的bootloader支持的烧写的文件系统映象格式不同、使用的烧写命令也可能不同，请注意这点。
另外，马大哈们制作文件系统映象时，使用的工具也不要弄错了。
最后，请保证这个文件系统映象是“真的烧写了”，因为如果flash只是擦除而没有烧写，它也是“正确的、可以挂接的文件系统”──有人碰到这个问题，我和他答非所问地折腾了很久。
2. 内核支持这种文件系统格式
配置内核时选上要支持的文件系统格式
1、2这两个问题如果不能保证，内核启动时会出现类似如下错误：
VFS: Cannot open root device "mtdblock2" or unknown-block(2,0)
Please append a correct "root=" boot option
如果1、2能保证，就可以挂接上文件系统，出现类似下面的字样时，革命已经成功了80％：
VFS: Mounted root (cramfs filesystem) readonly.
Freeing init memory: 116K
3. 文件系统的内容要完备
挂接文件系统后，内核就会读取、执行文件系统中的某个文件，通过它来启动应用程序。这个文件要么通过命令行参数“init=xxxx”来指定，要么取默认的文件(下面说明)。
一般制作文件系统映象时，都是在一个目录（假设目录名为rootfs）下放好各种东西：bin/，sbin/，lib/等目录，etc/fstab等文件，然后将这个目录制作为文件系统映象。
可以想象，如果这个目录中的东西不对、不全，即使制作出了文件系统映象，也只是能识别出来，挂接上去；但是启动不了──所谓启动，不就是执行文件系统中的程序嘛？
这时会有类似以下的错误：
Failed to execute /linuxrc. Attempting defaults...
Kernel panic - not syncing: No init found. Try passing init= option to kernel.
它说得很明显，"Failed to execute /linuxrc"──执行/linuxrc失败：
它为什么要执行/linuxrc，还不是因为你在命令行中加入了“init=/linuxrc”这个参数。
它为什么会失败？原因有二：
一、你制作文件系统映象时，rootfs目录下有linuxrc这个文件吗？
二、rootfs目录的linuxrc文件是正确的吗？
请好好确定这两点，大多数是没有linuxrc文件──linuxrc是busybox自动生成的，只要配置好就可以。
如果有linuxrc，那么就是它无法执行了(解决方法在下面)。
不用linuxrc行不行？当然行！看看内核文件init/main.c，有如下字样：
run_init_process("/sbin/init");
run_init_process("/etc/init");
run_init_process("/bin/init");
run_init_process("/bin/sh");
panic("No init found. Try passing init= option to kernel.");
就是说，它会依次尝试执行/sbin/init、/etc/init、/bin/init、/bin/sh这些文件，都失败后才打印出错信息"No init found. Try passing init= option to kernel."。
所以，出现这个出错信息时，就表明了没有或是无法执行这些文件：命令行参数“init=xxxx”来指定的xxx文件、/sbin/init、/etc/init、/bin/init、/bin/sh。
一、请检查你的rootfs目录，看看这点些文件是否存在
二、使用file命令看看它们是什么文件类型，是否可执行。
使用busybox时，这些文件是到/bin/busybox文件的链接，那就看看busybox的文件类型，可以使用下面的命令：
$ file linuxrc
linuxrc: symbolic link to `bin/busybox'
$ file bin/busybox
bin/busybox: ELF 32-bit LSB executable, ARM, version 1, for GNU/Linux 2.4.3, dynamically linked (uses shared libs), stripped
注意了：如果bin/busybox 是一个动态链接的文件，还要把它用到的库复制到rootfs中。唉，越说越复杂了。这些库在交叉编译工具的相应目录下，如果不知道，查google，否则再发帖。
最后一点，文件系统中各种配置文件、dev目录也要正确。出现问题时再在这个帖子中说吧。这样写下去真是没完没了。
回到这个帖子，它的内核打印信息为：
VFS: Mounted root (cramfs filesystem) readonly.
Freeing init memory: 116K
Failed to execute /linuxrc. Attempting defaults...
Kernel panic - not syncing: No init found. Try passing init= option to kernel.
说明文件系统挂接成功(VFS: Mounted root (cramfs filesystem) readonly.)；
还说明/linuxrc不存在或者不可执行（Failed to execute /linuxrc. Attempting defaults...）；
但是楼主的意思是linuxrc已经有了，内容为：
#!/bin/sh
echo "mount /etc as ramfs"
/bin/mount -n -t ramfs ramfs /etc
/bin/cp -a /mnt/etc/* /etc
echo "re-create the /etc/mtab entries"
# re-create the /etc/mtab entries
/bin/mount -f -t cramfs -o remount,ro /dev/mtdblock/3 /
/bin/mount -f -t ramfs ramfs /etc
exec /sbin/init
它是一个脚本，它的执行依赖于/bin/sh，问题转为：/bin/sh是否存在？是否可以执行？
用file命令看看它的类型、是否需要动态库。
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