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标题: 【正点原子Linux连载】第三十六章Linux内核启动流程--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0 [打印本页]

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作者: 正点原子运营    时间: 2019-12-28 17:37
标题: 【正点原子Linux连载】第三十六章Linux内核启动流程--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0


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第三十六章Linux内核启动流程

       看完Linux内核的顶层Makefile以后再来看Linux内核的大致启动流程，Linux内核的启动流程要比uboot复杂的多，涉及到的内容也更多，因此本章我们就大致的了解一下Linux内核的启动流程。

36.1 链接脚本vmlinux.lds

       要分析Linux启动流程，同样需要先编译一下Linux源码，因为有很多文件是需要编译才会生成的。首先分析Linux内核的连接脚本文件arch/arm/kernel/vmlinux.lds，通过链接脚本可以找到Linux内核的第一行程序是从哪里执行的。vmlinux.lds中有如下代码：

示例代码36.1.1 vmlinux.lds链接脚本

1. OUTPUT_ARCH(arm)
   
2. ENTRY(stext)
   
3. jiffies = jiffies_64;
   
4. SECTIONS
   
5. {
   
6. /*
   
7.       * XXX: The linker does not define how output sections are
   
8.       * assigned to input sections when there are multiple statements
   
9.       * matching the same input section name.  There is no documented
   
10.       * order of matching.
    
11.       *
    
12.       * unwind exit sections must be discarded before the rest of the
    
13.       * unwind sections get included.
    
14.       */
    
15.         /DISCARD/:{
    
16.         *(.ARM.exidx.exit.text)
    
17.         *(.ARM.extab.exit.text)
    
18. 
    
19. ......
    
20. }

复制代码

    第493行的ENTRY指明了了Linux内核入口，入口为stext，stext定义在文件arch/arm/kernel/head.S中，因此要分析Linux内核的启动流程，就得先从文件arch/arm/kernel/head.S的stext处开始分析。

36.2 Linux内核启动流程分析36.2.1 Linux内核入口stext

       stext是Linux内核的入口地址，在文件arch/arm/kernel/head.S中有如下所示提示内容：

示例代码36.2.1.1arch/arm/kernel/head.S代码段

1. /*
   
2. * Kernel startupentry point.
   
3. *---------------------------
   
4. *
   
5. * This is normallycalled from the decompressor code.  Therequirements
   
6. * are: MMU = off,D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
   
7. * r1 = machine nr,r2 = atags or dtb pointer.
   
8. .....
   
9. */
   
10.        根据示例代码36.2.1.1中的注释，Linux内核启动之前要求如下：
    
11.        ①、关闭MMU。
    
12.        ②、关闭D-cache。
    
13.        ③、I-Cache无所谓。
    
14.        ④、r0=0。
    
15.        ⑤、r1=machinenr(也就是机器ID)。
    
16.        ⑥、r2=atags或者设备树(dtb)首地址。

复制代码

       Linux内核的入口点stext其实相当于内核的入口函数，stext函数内容如下：

示例代码36.2.1.2arch/arm/kernel/head.S代码段

1.   ENTRY(stext)
   
2. ......
   
3.       @ ensure svc mode and all interruptsmasked
   
4.       safe_svcmode_maskall r9
   
5. 
   
6.       mrc p15,0, r9, c0, c0     @ get processor id
   
7.       bl __lookup_processor_type     @ r5=procinfo r9=cpuid
   
8.       movs   r10, r5             @ invalid processor (r5=0)?
   
9.    THUMB( it  eq)        @ force fixup-able long branch encoding
   
10.       beq __error_p           @ yes, error 'p'
    
11. 
    
12. ......
    
13. 
    
14. #ifndefCONFIG_XIP_KERNEL
    
15. ......
    
16. #else
    
17.      ldr r8,=PLAT_PHYS_OFFSET       @ always constant in this case
    
18. #endif
    
19. 
    
20. /*
    
21.       * r1 = machine no, r2 = atags or dtb,
    
22.       * r8 = phys_offset, r9 = cpuid, r10 =procinfo
    
23.       */
    
24.      bl __vet_atags
    
25. ......
    
26.      bl __create_page_tables
    
27. 
    
28. /*
    
29.     * The following calls CPU specific code ina position independent
    
30.     * manner. See arch/arm/mm/proc-*.S for details. r10 = base of
    
31.     * xxx_proc_info structure selected by__lookup_processor_type
    
32.     * above. On return, the CPU will be ready for the MMU to be
    
33.     * turned on, and r0 will hold the CPU controlregister value.
    
34.     */
    
35.      ldr r13,=__mmap_switched       @ address to jump to after
    
36.                          @ mmu has been enabled
    
37.      adr lr, BSYM(1f)           @ return(PIC) address
    
38.      mov r8, r4              @ set TTBR1 to swapper_pg_dir
    
39.      ldr r12,[r10, #PROCINFO_INITFUNC]
    
40.      add r12, r12, r10
    
41.      ret r12
    
42. 1:  b   __enable_mmu
    
43. ENDPROC(stext)

复制代码

       第92行，调用函数safe_svcmode_maskall确保CPU处于SVC模式，并且关闭了所有的中断。safe_svcmode_maskall定义在文件arch/arm/include/asm/assembler.h中。

       第94行，读处理器ID，ID值保存在r9寄存器中。

       第95行，调用函数__lookup_processor_type检查当前系统是否支持此CPU，如果支持的就获取procinfo信息。procinfo是proc_info_list类型的结构体， proc_info_list在文件 arch/arm/include/asm/procinfo.h中的定义如下：

示例代码36.2.1.3 proc_info_list结构体

1. struct proc_info_list {
   
2. unsignedint       cpu_val;
   
3. unsignedint   cpu_mask;
   
4. unsignedlong  __cpu_mm_mmu_flags;  /* used by head.S */
   
5. unsignedlong  __cpu_io_mmu_flags;  /* used by head.S */
   
6. unsignedlong  __cpu_flush;  /* used by head.S */
   
7. constchar     *arch_name;
   
8. constchar     *elf_name;
   
9. unsignedint   elf_hwcap;
   
10. constchar     *cpu_name;
    
11. struct processor      *proc;
    
12. struct cpu_tlb_fns    *tlb;
    
13. struct cpu_user_fns  *user;
    
14. struct cpu_cache_fns *cache;
    
15. };

复制代码

       Linux内核将每种处理器都抽象为一个proc_info_list结构体，每种处理器都对应一个procinfo。因此可以通过处理器ID来找到对应的procinfo结构，__lookup_processor_type函数找到对应处理器的procinfo以后会将其保存到r5寄存器中。

       继续回到示例代码36.2.1.2中，第121行，调用函数__vet_atags验证atags或设备树(dtb)的合法性。函数__vet_atags定义在文件arch/arm/kernel/head-common.S中。

       第128行，调用函数__create_page_tables创建页表。

       第137行，将函数__mmap_switched的地址保存到r13寄存器中。__mmap_switched定义在文件arch/arm/kernel/head-common.S，__mmap_switched最终会调用start_kernel函数。

       第144行，调用__enable_mmu函数使能MMU，__enable_mmu定义在文件arch/arm/kernel/head.S中。__enable_mmu最终会通过调用__turn_mmu_on来打开MMU，__turn_mmu_on最后会执行r13里面保存的__mmap_switched函数。

36.2.2 __mmap_switched函数

       __mmap_switched函数定义在文件arch/arm/kernel/head-common.S中，函数代码如下：

示例代码36.2.2.1 __mmap_switched函数

1.   __mmap_switched:
   
2.       adr r3, __mmap_switched_data
   
3. 
   
4.       ldmia  r3!,{r4, r5, r6, r7}
   
5.       cmp r4, r5              @ Copy data segment if needed
   
6. 1:  cmpne   r5, r6
   
7.       ldrne  fp,[r4], #4
   
8.       strne  fp,[r5], #4
   
9.       bne 1b
   
10. 
    
11.       mov fp, #0              @clear BSS (and zero fp)
    
12. 1:  cmp r6, r7
    
13.       strcc  fp,[r6],#4
    
14.       bcc 1b
    
15. 
    
16.    ARM(  ldmia   r3,{r4, r5, r6, r7, sp})
    
17.    THUMB( ldmia  r3,{r4, r5, r6, r7})
    
18.    THUMB( ldr sp,[r3, #16])
    
19.       str r9,[r4]           @ Save processor ID
    
20.      str r1,[r5]           @ Save machine type
    
21.      str r2,[r6]           @ Save atags pointer
    
22.      cmp r7, #0
    
23.      strne  r0,[r7]            @ Save control register values
    
24.      b  start_kernel
    
25. ENDPROC(__mmap_switched)

复制代码

       第104行最终调用start_kernel来启动Linux内核，start_kernel函数定义在文件init/main.c中。

36.2.3 start_kernel函数

start_kernel通过调用众多的子函数来完成Linux启动之前的一些初始化工作，由于start_kernel函数里面调用的子函数太多，而这些子函数又很复杂，因此我们简单的来看一下一些重要的子函数。精简并添加注释后的start_kernel函数内容如下：

示例代码36.2.3.1 start_kernel函数

1. asmlinkage __visible void __init start_kernel(void)
   
2. {
   
3. char*command_line;
   
4. char*after_dashes;
   
5. 
   
6.     lockdep_init();/* lockdep是死锁检测模块，此函数会初始化
   
7.                      * 两个hash表。此函数要求尽可能早的执行！
   
8.                      */
   
9. set_task_stack_end_magic(&init_task);/* 设置任务栈结束魔术数，
   
10. *用于栈溢出检测
    
11. */
    
12.     smp_setup_processor_id();/* 跟SMP有关(多核处理器)，设置处理器ID。
    
13.                                       * 有很多资料说ARM架构下此函数为空函数，那是因
    
14.                                       * 为他们用的老版本Linux，而那时候ARM还没有多
    
15. *核处理器。
    
16. */
    
17.     debug_objects_early_init();        /* 做一些和debug有关的初始化 */
    
18.     boot_init_stack_canary();        /* 栈溢出检测初始化 */
    
19.     cgroup_init_early();        /* cgroup初始化，cgroup用于控制Linux系统资源*/
    
20.     local_irq_disable();        /* 关闭当前CPU中断 */
    
21.     early_boot_irqs_disabled = true;
    
22. 
    
23. /*
    
24.      * 中断关闭期间做一些重要的操作，然后打开中断
    
25.      */
    
26.     boot_cpu_init();        /* 跟CPU有关的初始化 */
    
27.     page_address_init();        /* 页地址相关的初始化 */
    
28.     pr_notice("%s", linux_banner);/* 打印Linux版本号、编译时间等信息 */
    
29.     setup_arch(&command_line);/* 架构相关的初始化，此函数会解析传递进来的        
    
30.                                       * ATAGS或者设备树(DTB)文件。会根据设备树里面
    
31.                                       * 的model和compatible这两个属性值来查找
    
32.                                       * Linux是否支持这个单板。此函数也会获取设备树
    
33.                                       * 中chosen节点下的bootargs属性值来得到命令
    
34.                                       * 行参数，也就是uboot中的bootargs环境变量的
    
35. * 值，获取到的命令行参数会保存到
    
36. *command_line中。
    
37.                                       */
    
38.     mm_init_cpumask(&init_mm);        /* 看名字，应该是和内存有关的初始化 */
    
39.     setup_command_line(command_line);/* 好像是存储命令行参数 */
    
40.     setup_nr_cpu_ids();/* 如果只是SMP(多核CPU)的话，此函数用于获取
    
41.                                          * CPU核心数量，CPU数量保存在变量
    
42.                                          * nr_cpu_ids中。
    
43. */
    
44.     setup_per_cpu_areas();/* 在SMP系统中有用，设置每个CPU的per-cpu数据 */
    
45.     smp_prepare_boot_cpu();
    
46. 
    
47.     build_all_zonelists(NULL,NULL);        /* 建立系统内存页区(zone)链表 */
    
48.     page_alloc_init();                        /* 处理用于热插拔CPU的页 */
    
49. 
    
50. /* 打印命令行信息 */
    
51. pr_notice("Kernel command line: %s\n", boot_command_line);
    
52.     parse_early_param();/* 解析命令行中的console参数 */
    
53.     after_dashes = parse_args("Booting kernel",
    
54.                   static_command_line, __start___param,
    
55.                   __stop___param - __start___param,
    
56. -1,-1,&unknown_bootoption);
    
57. if(!IS_ERR_OR_NULL(after_dashes))
    
58.         parse_args("Setting init args", after_dashes,NULL,0,-1,-1,
    
59.                set_init_arg);
    
60. 
    
61.     jump_label_init();
    
62. 
    
63.     setup_log_buf(0);                        /* 设置log使用的缓冲区*/
    
64.     pidhash_init();/* 构建PID哈希表，Linux中每个进程都有一个ID,
    
65.                                   * 这个ID叫做PID。通过构建哈希表可以快速搜索进程
    
66.                                   * 信息结构体。
    
67.                                   */
    
68. vfs_caches_init_early();                /* 预先初始化vfs(虚拟文件系统)的目录项和
    
69. *索引节点缓存
    
70. */
    
71.     sort_main_extable();        /* 定义内核异常列表 */
    
72.     trap_init();        /* 完成对系统保留中断向量的初始化 */
    
73.     mm_init();                /* 内存管理初始化 */
    
74. 
    
75.     sched_init();        /* 初始化调度器，主要是初始化一些结构体 */
    
76.     preempt_disable();        /* 关闭优先级抢占 */
    
77. if(WARN(!irqs_disabled(),        /* 检查中断是否关闭，如果没有的话就关闭中断 */
    
78. "Interrupts were enabled *very* early, fixing it\n"))
    
79.         local_irq_disable();
    
80.     idr_init_cache();        /* IDR初始化，IDR是Linux内核的整数管理机
    
81.                                        * 制，也就是将一个整数ID与一个指针关联起来。
    
82.                                        */
    
83.     rcu_init();        /* 初始化RCU，RCU全称为Read Copy Update(读-拷贝修改) */
    
84.     trace_init();        /* 跟踪调试相关初始化 */
    
85. 
    
86.     context_tracking_init();
    
87.     radix_tree_init();        /* 基数树相关数据结构初始化 */
    
88.     early_irq_init();        /* 初始中断相关初始化,主要是注册irq_desc结构体变
    
89.                                   * 量，因为Linux内核使用irq_desc来描述一个中断。
    
90.                                   */
    
91.     init_IRQ();/* 中断初始化 */
    
92.     tick_init();/* tick初始化 */
    
93.     rcu_init_nohz();
    
94.     init_timers();/* 初始化定时器 */
    
95.     hrtimers_init();/* 初始化高精度定时器 */
    
96.     softirq_init();/* 软中断初始化 */
    
97.     timekeeping_init();
    
98.     time_init();        /* 初始化系统时间 */
    
99.     sched_clock_postinit();
    
100.     perf_event_init();
     
101.     profile_init();
     
102.     call_function_init();
     
103.     WARN(!irqs_disabled(),"Interrupts were enabled early\n");
     
104.     early_boot_irqs_disabled = false;
     
105.     local_irq_enable();        /* 使能中断 */
     
106. 
     
107.     kmem_cache_init_late();        /* slab初始化，slab是Linux内存分配器  */
     
108.     console_init();        /* 初始化控制台，之前printk打印的信息都存放
     
109.                                    * 缓冲区中，并没有打印出来。只有调用此函数
     
110.                                    * 初始化控制台以后才能在控制台上打印信息。
     
111.                                    */
     
112. if(panic_later)
     
113.         panic("Too many boot %s vars at `%s'", panic_later,
     
114.               panic_param);
     
115. 
     
116.     lockdep_info();/* 如果定义了宏CONFIG_LOCKDEP，那么此函数打印一些信息。*/
     
117. 
     
118.     locking_selftest()                /* 锁自测 */
     
119. ......
     
120.     page_ext_init();
     
121.     debug_objects_mem_init();
     
122.     kmemleak_init();                /* kmemleak初始化，kmemleak用于检查内存泄漏 */
     
123.     setup_per_cpu_pageset();
     
124.     numa_policy_init();
     
125. if(late_time_init)
     
126.         late_time_init();
     
127.     sched_clock_init();
     
128.     calibrate_delay();/* 测定BogoMIPS值，可以通过BogoMIPS来判断CPU的性能
     
129.                             * BogoMIPS设置越大，说明CPU性能越好。
     
130.                             */
     
131.     pidmap_init();        /* PID位图初始化 */
     
132.     anon_vma_init();        /* 生成anon_vma slab缓存 */
     
133.     acpi_early_init();
     
134. ......
     
135.     thread_info_cache_init();
     
136.     cred_init();        /* 为对象的每个用于赋予资格(凭证)         */
     
137.     fork_init();        /* 初始化一些结构体以使用fork函数        */
     
138.     proc_caches_init();        /* 给各种资源管理结构分配缓存                */
     
139.     buffer_init();        /* 初始化缓冲缓存                                        */
     
140.     key_init();        /* 初始化密钥                                                */
     
141.     security_init();        /* 安全相关初始化                                        */
     
142.     dbg_late_init();
     
143.     vfs_caches_init(totalram_pages);        /* 为VFS创建缓存        */
     
144.     signals_init();                        /* 初始化信号                */
     
145. 
     
146.     page_writeback_init();                        /* 页回写初始化                */
     
147.     proc_root_init();                        /* 注册并挂载proc文件系统 */
     
148.     nsfs_init();
     
149.     cpuset_init();        /* 初始化cpuset，cpuset是将CPU和内存资源以逻辑性
     
150.                                * 和层次性集成的一种机制，是cgroup使用的子系统之一
     
151.                                */
     
152.     cgroup_init();                        /* 初始化cgroup */
     
153.     taskstats_init_early();        /* 进程状态初始化 */
     
154.     delayacct_init();
     
155. 
     
156.     check_bugs();        /* 检查写缓冲一致性 */
     
157. 
     
158.     acpi_subsystem_init();
     
159.     sfi_init_late();
     
160. 
     
161. if(efi_enabled(EFI_RUNTIME_SERVICES)){
     
162.         efi_late_init();
     
163.         efi_free_boot_services();
     
164. }
     
165. 
     
166.     ftrace_init();
     
167. 
     
168.     rest_init();        /* rest_init函数 */
     
169. }

复制代码

    start_kernel里面调用了大量的函数，每一个函数都是一个庞大的知识点，如果想要学习Linux内核，那么这些函数就需要去详细的研究。本教程注重于嵌入式Linux入门，因此不会去讲太多关于Linux内核的知识。start_kernel函数最后调用了rest_init，接下来简单看一下rest_init函数。

36.2.4 rest_init函数

       rest_init函数定义在文件init/main.c中，函数内容如下：

示例代码36.2.4.1 rest_init函数

1. static noinline void __init_refok rest_init(void)
   
2. {
   
3. int pid;
   
4. 
   
5.      rcu_scheduler_starting();
   
6.      smpboot_thread_init();
   
7. /*
   
8.       * We need to spawn init first so that itobtains pid 1, however
   
9.       * the init task will end up wanting tocreate kthreads, which,
   
10.       * if we schedule it before we createkthreadd, will OOPS.
    
11.       */
    
12.      kernel_thread(kernel_init,NULL, CLONE_FS);
    
13.      numa_default_policy();
    
14.      pid = kernel_thread(kthreadd,NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);
    
15.      rcu_read_lock();
    
16.      kthreadd_task = find_task_by_pid_ns(pid,&init_pid_ns);
    
17.      rcu_read_unlock();
    
18.      complete(&kthreadd_done);
    
19. 
    
20. /*
    
21.       * The boot idle thread must executeschedule()
    
22.       * at least once to get things moving:
    
23.       */
    
24.      init_idle_bootup_task(current);
    
25.      schedule_preempt_disabled();
    
26. /* Call intocpu_idle with preempt disabled */
    
27.      cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
    
28. }

复制代码

       第387行，调用函数rcu_scheduler_starting，启动RCU锁调度器

       第394行，调用函数kernel_thread创建kernel_init线程，也就是大名鼎鼎的init内核进程。init进程的PID为1。init进程一开始是内核进程(也就是运行在内核态)，后面init进程会在根文件系统中查找名为“init”这个程序，这个“init”程序处于用户态，通过运行这个“init”程序，init进程就会实现从内核态到用户态的转变。

       第396行，调用函数kernel_thread创建kthreadd内核进程，此内核进程的PID为2。kthreadd进程负责所有内核进程的调度和管理。

       第409行，最后调用函数cpu_startup_entry来进入idle进程，cpu_startup_entry会调用cpu_idle_loop，cpu_idle_loop是个while循环，也就是idle进程代码。idle进程的PID为0，idle进程叫做空闲进程，如果学过FreeRTOS或者UCOS的话应该听说过空闲任务。idle空闲进程就和空闲任务一样，当CPU没有事情做的时候就在idle空闲进程里面“瞎逛游”，反正就是给CPU找点事做。当其他进程要工作的时候就会抢占idle进程，从而夺取CPU使用权。其实大家应该可以看到idle进程并没有使用kernel_thread或者fork函数来创建，因为它是有主进程演变而来的。

       在Linux终端中输入“ps-A”就可以打印出当前系统中的所有进程，其中就能看到init进程和kthreadd进程，如图36.2.4.1所示：

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图36.2.4.1 Linux系统当前进程

       从图36.2.4.1可以看出，init进程的PID为1，kthreadd进程的PID为2。之所以图36.2.4.1中没有显示PID为0的idle进程，那是因为idle进程是内核进程。我们接下来重点看一下init进程，kernel_init就是init进程的进程函数。

36.2.5 init进程

       kernel_init函数就是init进程具体做的工作，定义在文件init/main.c中，函数内容如下：

示例代码36.2.5.1 kernel_init函数

1. staticint __ref kernel_init(void*unused)
   
2. {
   
3. int ret;
   
4. 
   
5.      kernel_init_freeable();         /* init进程的一些其他初始化工作 */
   
6. /* need to finishall async __init code before freeing the
   
7. memory */
   
8.      async_synchronize_full();       /* 等待所有的异步调用执行完成 */
   
9.      free_initmem();      /* 释放init段内存            */
   
10.      mark_rodata_ro();
    
11.      system_state = SYSTEM_RUNNING;/* 标记系统正在运行              */
    
12.      numa_default_policy();
    
13. 
    
14.      flush_delayed_fput();
    
15. 
    
16. if(ramdisk_execute_command){
    
17.          ret = run_init_process(ramdisk_execute_command);
    
18. if(!ret)
    
19. return0;
    
20.          pr_err("Failed to execute %s (error %d)\n",
    
21.                 ramdisk_execute_command, ret);
    
22. }
    
23. 
    
24. /*
    
25.       * We try each of these until onesucceeds.
    
26.       *
    
27.       * The Bourne shell can be used instead ofinit if we are
    
28.       * trying to recover a really brokenmachine.
    
29.       */
    
30. if(execute_command){
    
31.          ret = run_init_process(execute_command);
    
32. if(!ret)
    
33. return0;
    
34.          panic("Requested init %s failed (error%d).",
    
35.                execute_command, ret);
    
36. }
    
37. if(!try_to_run_init_process("/sbin/init")||
    
38. !try_to_run_init_process("/etc/init")||
    
39. !try_to_run_init_process("/bin/init")||
    
40. !try_to_run_init_process("/bin/sh"))
    
41. return0;
    
42. 
    
43.      panic("No working init found.  Try passing init= option to kernel. "
    
44. "See LinuxDocumentation/init.txt for guidance.");
    
45. }

复制代码

       第932行，kernel_init_freeable函数用于完成init进程的一些其他初始化工作，稍后再来具体看一下此函数。

第940行，ramdisk_execute_command是一个全局的char指针变量，此变量值为“/init”，也就是根目录下的init程序。ramdisk_execute_command也可以通过uboot传递，在bootargs中使用“rdinit=xxx”即可，xxx为具体的init程序名字。

       第943行，如果存在“/init”程序的话就通过函数run_init_process来运行此程序。

       第956行，如果ramdisk_execute_command为空的话就看execute_command是否为空，反正不管如何一定要在根文件系统中找到一个可运行的init程序。execute_command的值是通过uboot传递，在bootargs中使用“init=xxxx”就可以了，比如“init=/linuxrc”表示根文件系统中的linuxrc就是要执行的用户空间init程序。

       第963~966行，如果ramdisk_execute_command和execute_command都为空，那么就依次查找“/sbin/init”、“/etc/init”、“/bin/init”和“/bin/sh”，这四个相当于备用init程序，如果这四个也不存在，那么Linux启动失败！

       第969行，如果以上步骤都没有找到用户空间的init程序，那么就提示错误发生！

       最后来简单看一下kernel_init_freeable函数，前面说了，kernel_init会调用此函数来做一些init进程初始化工作。kernel_init_freeable定义在文件init/main.c中，缩减后的函数内容如下：

示例代码36.2.5.2kernel_init_freeable函数

1. static noinline void __init kernel_init_freeable(void)
   
2. {
   
3. /*
   
4.       * Wait until kthreadd is all set-up.
   
5.       */
   
6.      wait_for_completion(&kthreadd_done);/* 等待kthreadd进程准备就绪 */
   
7. ...
   
8. 
   
9.      smp_init();        /* SMP初始化             */
   
10.     sched_init_smp();        /* 多核(SMP)调度初始化   */
    
11. 
    
12.     do_basic_setup();/* 设备初始化都在此函数中完成 */
    
13. 
    
14. /* Open the /dev/console on the rootfs, this should never fail */
    
15. if(sys_open((constchar __user *)"/dev/console", O_RDWR,0)<0)
    
16.         pr_err("Warning: unable to open an initial console.\n");
    
17. 
    
18. (void) sys_dup(0);
    
19. (void) sys_dup(0);
    
20. /*
    
21.      * check if there is an early userspace init.  If yes, let it do
    
22.      * all the work
    
23.      */
    
24. 
    
25. if(!ramdisk_execute_command)
    
26.         ramdisk_execute_command ="/init";
    
27. 
    
28. if(sys_access((constchar __user *) ramdisk_execute_command,0)!=0){
    
29.         ramdisk_execute_command =NULL;
    
30.         prepare_namespace();
    
31. }
    
32. 
    
33. /*
    
34.      * Ok, we have completed the initial bootup, and
    
35.      * we're essentially up and running. Get rid of the
    
36.      * initmem segments and start the user-mode stuff..
    
37.      *
    
38.      * rootfs is available now, try loading the public keys
    
39.      * and default modules
    
40.      */
    
41. 
    
42.     integrity_load_keys();
    
43.     load_default_modules();
    
44. }

复制代码

       第1002行，do_basic_setup函数用于完成Linux下设备驱动初始化工作！非常重要。do_basic_setup会调用driver_init函数完成Linux下驱动模型子系统的初始化。

       第1005行，打开设备“/dev/console”，在Linux中一切皆为文件！因此“/dev/console”也是一个文件，此文件为控制台设备。每个文件都有一个文件描述符，此处打开的“/dev/console”文件描述符为0，作为标准输入(0)。

       第1008和1009行，sys_dup函数将标准输入(0)的文件描述符复制了2次，一个作为标准输出(1)，一个作为标准错误(2)。这样标准输入、输出、错误都是/dev/console了。console通过uboot的bootargs环境变量设置，“console=ttymxc0,115200”表示将/dev/ttymxc0设置为console，也就是I.MX6U的串口1。当然，也可以设置其他的设备为console，比如虚拟控制台tty1，设置tty1为console就可以在LCD屏幕上看到系统的提示信息。

       第1020行，调用函数prepare_namespace来挂载根文件系统。跟文件系统也是由命令行参数指定的，也就是uboot的bootargs环境变量。比如“root=/dev/mmcblk1p2 rootwaitrw”就表示根文件系统在/dev/mmcblk1p2中，也就是EMMC的分区2中。

       Linux内核启动流程就分析到这里，Linux内核最终是需要和根文件系统打交道的，需要挂载根文件系统，并且执行根文件系统中的init程序，以此来进去用户态。这里就正式引出了根文件系统，根文件系统也是我们系统移植的最后一片拼图。Linux移植三巨头：uboot、Linuxkernel、rootfs(根文件系统)。关于根文件系统后面章节会详细的讲解，这里我们只需要知道Linux内核移植完成以后还需要构建根文件系统即可。

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