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/* * linux/init/main.c * * (C) 1991 Linus Torvalds */ #define __LIBRARY__ // 定义该变量是为了包括定义在unistd.h 中的内嵌汇编代码等信息。 #include <unistd.h> // *.h 头文件所在的默认目录是include/，则在代码中就不用明确指明位置。 // 如果不是UNIX 的标准头文件，则需要指明所在的目录，并用双引号括住。 // 标准符号常数与类型文件。定义了各种符号常数和类型，并申明了各种函数。 // 如果定义了__LIBRARY__，则还包括系统调用号和内嵌汇编代码_syscall0()等。 #include <time.h> // 时间类型头文件。其中最主要定义了tm 结构和一些有关时间的函数原形。 /* * we need this inline - forking from kernel space will result * in NO COPY ON WRITE (!!!), until an execve is executed. This * is no problem, but for the stack. This is handled by not letting * main() use the stack at all after fork(). Thus, no function * calls - which means inline code for fork too, as otherwise we * would use the stack upon exit from 'fork()'. * * Actually only pause and fork are needed inline, so that there * won't be any messing with the stack from main(), but we define * some others too. */ /* * 我们需要下面这些内嵌语句 - 从内核空间创建进程(forking)将导致没有写时复制（COPY ON WRITE）!!! * 直到一个执行execve 调用。这对堆栈可能带来问题。处理的方法是在fork()调用之后不让main()使用 * 任何堆栈。因此就不能有函数调用 - 这意味着fork 也要使用内嵌的代码，否则我们在从fork()退出 * 时就要使用堆栈了。 * 实际上只有pause 和fork 需要使用内嵌方式，以保证从main()中不会弄乱堆栈，但是我们同时还 * 定义了其它一些函数。 */ static inline _syscall0 (int, fork) // 是unistd.h 中的内嵌宏代码。以嵌入汇编的形式调用 // Linux 的系统调用中断0x80。该中断是所有系统调用的 // 入口。该条语句实际上是int fork()创建进程系统调用。 // syscall0 名称中最后的0 表示无参数，1 表示1 个参数。 static inline _syscall0 (int, pause) // int pause()系统调用：暂停进程的执行，直到 // 收到一个信号。 static inline _syscall1 (int, setup, void *, BIOS) // int setup(void * BIOS)系统调用，仅用于 // linux 初始化（仅在这个程序中被调用）。 static inline _syscall0 (int, sync) // int sync()系统调用：更新文件系统。 #include <linux/tty.h> // tty 头文件，定义了有关tty_io，串行通信方面的参数、常数。 #include <linux/sched.h> // 调度程序头文件，定义了任务结构task_struct、第1 个初始任务 // 的数据。还有一些以宏的形式定义的有关描述符参数设置和获取的 // 嵌入式汇编函数程序。 #include <linux/head.h> // head 头文件，定义了段描述符的简单结构，和几个选择符常量。 #include <asm/system.h> // 系统头文件。以宏的形式定义了许多有关设置或修改 // 描述符/中断门等的嵌入式汇编子程序。 #include <asm/io.h> // io 头文件。以宏的嵌入汇编程序形式定义对io 端口操作的函数。 #include <stddef.h> // 标准定义头文件。定义了NULL, offsetof(TYPE, MEMBER)。 #include <stdarg.h> // 标准参数头文件。以宏的形式定义变量参数列表。主要说明了-个 // 类型(va_list)和三个宏(va_start, va_arg 和va_end)，vsprintf、 // vprintf、vfprintf。 #include <unistd.h> #include <fcntl.h> // 文件控制头文件。用于文件及其描述符的操作控制常数符号的定义。 #include <sys/types.h> // 类型头文件。定义了基本的系统数据类型。 #include <linux/fs.h> // 文件系统头文件。定义文件表结构（file,buffer_head,m_inode 等）。 static char printbuf[1024]; // 静态字符串数组。 extern int vsprintf (); // 送格式化输出到一字符串中（在kernel/vsprintf.c，92 行）。 extern void init (void); // 函数原形，初始化（在168 行）。 extern void blk_dev_init (void); // 块设备初始化子程序（kernel/blk_drv/ll_rw_blk.c,157 行） extern void chr_dev_init (void); // 字符设备初始化（kernel/chr_drv/tty_io.c, 347 行） extern void hd_init (void); // 硬盘初始化程序（kernel/blk_drv/hd.c, 343 行） extern void floppy_init (void); // 软驱初始化程序（kernel/blk_drv/floppy.c, 457 行） extern void mem_init (long start, long end); // 内存管理初始化（mm/memory.c, 399 行） extern long rd_init (long mem_start, int length); //虚拟盘初始化(kernel/blk_drv/ramdisk.c,52) extern long kernel_mktime (struct tm *tm); // 建立内核时间（秒）。 extern long startup_time; // 内核启动时间（开机时间）（秒）。 /* * This is set up by the setup-routine at boot-time */ /* * 以下这些数据是由setup.s 程序在引导时间设置的（参见第2 章2.3.1 节中的表2.1）。 */ #define EXT_MEM_K (*(unsigned short *)0x90002) // 1M 以后的扩展内存大小（KB）。 #define DRIVE_INFO (*(struct drive_info *)0x90080) // 硬盘参数表基址。 #define ORIG_ROOT_DEV (*(unsigned short *)0x901FC) // 根文件系统所在设备号。 /* * Yeah, yeah, it's ugly, but I cannot find how to do this correctly * and this seems to work. I anybody has more info on the real-time * clock I'd be interested. Most of this was trial and error, and some * bios-listing reading. Urghh. */ /* * 是啊，是啊，下面这段程序很差劲，但我不知道如何正确地实现，而且好象它还能运行。如果有 * 关于实时时钟更多的资料，那我很感兴趣。这些都是试探出来的，以及看了一些bios 程序，呵！ */ #define CMOS_READ(addr) ({ \ // 这段宏读取CMOS 实时时钟信息。 outb_p (0x80 | addr, 0x70); \ // 0x70 是写端口号，0x80|addr 是要读取的CMOS 内存地址。 inb_p (0x71); \ // 0x71 是读端口号。 } ) #define BCD_TO_BIN(val) ((val)=((val)&15) + ((val)>>4)*10) // 将BCD 码转换成数字。 static void time_init (void) // 该子程序取CMOS 时钟，并设置开机时间??startup_time(秒)。 { struct tm time; do { time.tm_sec = CMOS_READ (0); // 参见后面CMOS 内存列表。 time.tm_min = CMOS_READ (2); time.tm_hour = CMOS_READ (4); time.tm_mday = CMOS_READ (7); time.tm_mon = CMOS_READ (8); time.tm_year = CMOS_READ (9); } while (time.tm_sec != CMOS_READ (0)); BCD_TO_BIN (time.tm_sec); BCD_TO_BIN (time.tm_min); BCD_TO_BIN (time.tm_hour); BCD_TO_BIN (time.tm_mday); BCD_TO_BIN (time.tm_mon); BCD_TO_BIN (time.tm_year); time.tm_mon--; startup_time = kernel_mktime (&time); } static long memory_end = 0; // 机器具有的内存（字节数）。 static long buffer_memory_end = 0; // 高速缓冲区末端地址。 static long main_memory_start = 0; // 主内存（将用于分页）开始的位置。 struct drive_info { char dummy[32]; } drive_info; // 用于存放硬盘参数表信息。 void main (void) /* This really IS void, no error here. */ { /* The startup routine assumes (well, ...) this */ /* 这里确实是void，并没错。在startup 程序(head.s)中就是这样假设的。 */ // 参见head.s 程序第136 行开始的几行代码。 /* * Interrupts are still disabled. Do necessary setups, then * enable them */ /* * 此时中断仍被禁止着，做完必要的设置后就将其开启。 */ // 下面这段代码用于保存： // 根设备号 ??ROOT_DEV； 高速缓存末端地址??buffer_memory_end； // 机器内存数??memory_end；主内存开始地址 ??main_memory_start； ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV; drive_info = DRIVE_INFO; memory_end = (1 << 20) + (EXT_MEM_K << 10); // 内存大小=1Mb 字节+扩展内存(k)*1024 字节。 memory_end &= 0xfffff000; // 忽略不到4Kb（1 页）的内存数。 if (memory_end > 16 * 1024 * 1024) // 如果内存超过16Mb，则按16Mb 计。 memory_end = 16 * 1024 * 1024; if (memory_end > 12 * 1024 * 1024) // 如果内存>12Mb，则设置缓冲区末端=4Mb buffer_memory_end = 4 * 1024 * 1024; else if (memory_end > 6 * 1024 * 1024) // 否则如果内存>6Mb，则设置缓冲区末端=2Mb buffer_memory_end = 2 * 1024 * 1024; else buffer_memory_end = 1 * 1024 * 1024; // 否则则设置缓冲区末端=1Mb main_memory_start = buffer_memory_end; // 主内存起始位置=缓冲区末端； #ifdef RAMDISK // 如果定义了虚拟盘，则主内存将减少。 main_memory_start += rd_init (main_memory_start, RAMDISK * 1024); #endif // 以下是内核进行所有方面的初始化工作。阅读时最好跟着调用的程序深入进去看，实在看 // 不下去了，就先放一放，看下一个初始化调用 -- 这是经验之谈?。 mem_init (main_memory_start, memory_end); trap_init (); // 陷阱门（硬件中断向量）初始化。（kernel/traps.c，181 行） blk_dev_init (); // 块设备初始化。 （kernel/blk_dev/ll_rw_blk.c，157 行） chr_dev_init (); // 字符设备初始化。 （kernel/chr_dev/tty_io.c，347 行） tty_init (); // tty 初始化。 （kernel/chr_dev/tty_io.c，105 行） time_init (); // 设置开机启动时间??startup_time（见76 行）。 sched_init (); // 调度程序初始化(加载了任务0 的tr, ldtr) （kernel/sched.c，385） buffer_init (buffer_memory_end); // 缓冲管理初始化，建内存链表等。（fs/buffer.c，348） hd_init (); // 硬盘初始化。 （kernel/blk_dev/hd.c，343 行） floppy_init (); // 软驱初始化。 （kernel/blk_dev/floppy.c，457 行） sti (); // 所有初始化工作都做完了，开启中断。 // 下面过程通过在堆栈中设置的参数，利用中断返回指令切换到任务0。 move_to_user_mode (); // 移到用户模式。 （include/asm/system.h，第1 行） if (!fork ()) { /* we count on this going ok */ init (); } /* * NOTE!! For any other task 'pause()' would mean we have to get a * signal to awaken, but task0 is the sole exception (see 'schedule()') * as task 0 gets activated at every idle moment (when no other tasks * can run). For task0 'pause()' just means we go check if some other * task can run, and if not we return here. */ /* 注意!! 对于任何其它的任务，'pause()'将意味着我们必须等待收到一个信号才会返 * 回就绪运行态，但任务0（task0）是唯一的意外情况（参见'schedule()'），因为任务0 在 * 任何空闲时间里都会被激活（当没有其它任务在运行时），因此对于任务0'pause()'仅意味着 * 我们返回来查看是否有其它任务可以运行，如果没有的话我们就回到这里，一直循环执行'pause()'。 */ for (;;) pause (); } static int printf (const char *fmt, ...) // 产生格式化信息并输出到标准输出设备stdout(1)，这里是指屏幕上显示。参数'*fmt'指定输出将 // 采用的格式，参见各种标准C 语言书籍。该子程序正好是vsprintf 如何使用的一个例子。 // 该程序使用vsprintf()将格式化的字符串放入printbuf 缓冲区，然后用write()将缓冲区的内容 // 输出到标准设备（1--stdout）。 { va_list args; int i; va_start (args, fmt); write (1, printbuf, i = vsprintf (printbuf, fmt, args)); va_end (args); return i; } static char *argv_rc[] = { "/bin/sh", NULL}; // 调用执行程序时参数的字符串数组。 static char *envp_rc[] = { "HOME=/", NULL}; // 调用执行程序时的环境字符串数组。 static char *argv[] = { "-/bin/sh", NULL}; // 同上。 static char *envp[] = { "HOME=/usr/root", NULL}; void init (void) { int pid, i; // 读取硬盘参数包括分区表信息并建立虚拟盘和安装根文件系统设备。 // 该函数是在25 行上的宏定义的，对应函数是sys_setup()，在kernel/blk_drv/hd.c,71 行。 setup ((void *) &drive_info); (void) open ("/dev/tty0", O_RDWR, 0); // 用读写访问方式打开设备“/dev/tty0”， // 这里对应终端控制台。 // 返回的句柄号0 -- stdin 标准输入设备。 (void) dup (0); // 复制句柄，产生句柄1 号 -- stdout 标准输出设备。 (void) dup (0); // 复制句柄，产生句柄2 号 -- stderr 标准出错输出设备。 printf ("%d buffers = %d bytes buffer space\n\r", NR_BUFFERS, NR_BUFFERS * BLOCK_SIZE); // 打印缓冲区块数和总字节数，每块1024 字节。 printf ("Free mem: %d bytes\n\r", memory_end - main_memory_start); //空闲内存字节数。 // 下面fork()用于创建一个子进程(子任务)。对于被创建的子进程，fork()将返回0 值， // 对于原(父进程)将返回子进程的进程号。所以180-184 句是子进程执行的内容。该子进程 // 关闭了句柄0(stdin)，以只读方式打开/etc/rc 文件，并执行/bin/sh 程序，所带参数和 // 环境变量分别由argv_rc 和envp_rc 数组给出。参见后面的描述。 if (!(pid = fork ())) { close (0); if (open ("/etc/rc", O_RDONLY, 0)) _exit (1); // 如果打开文件失败，则退出(/lib/_exit.c,10)。 execve ("/bin/sh", argv_rc, envp_rc); // 装入/bin/sh 程序并执行。 _exit (2); // 若execve()执行失败则退出(出错码2,“文件或目录不存在”)。 } // 下面是父进程执行的语句。wait()是等待子进程停止或终止，其返回值应是子进程的进程号(pid)。 // 这三句的作用是父进程等待子进程的结束。&i 是存放返回状态信息的位置。如果wait()返回值不 // 等于子进程号，则继续等待。 if (pid > 0) while (pid != wait (&i)) /* nothing */ ; // 如果执行到这里，说明刚创建的子进程的执行已停止或终止了。下面循环中首先再创建一个子进程， // 如果出错，则显示“初始化程序创建子进程失败”的信息并继续执行。对于所创建的子进程关闭所有 // 以前还遗留的句柄(stdin, stdout, stderr)，新创建一个会话并设置进程组号，然后重新打开 // /dev/tty0 作为stdin，并复制成stdout 和stderr。再次执行系统解释程序/bin/sh。但这次执行所 // 选用的参数和环境数组另选了一套（见上面165-167 行）。然后父进程再次运行wait()等待。如果 // 子进程又停止了执行，则在标准输出上显示出错信息“子进程pid 停止了运行，返回码是i”，然后 // 继续重试下去…，形成“大”死循环。 while (1) { if ((pid = fork ()) < 0) { printf ("Fork failed in init\r\n"); continue; } if (!pid) { close (0); close (1); close (2); setsid (); (void) open ("/dev/tty0", O_RDWR, 0); (void) dup (0); (void) dup (0); _exit (execve ("/bin/sh", argv, envp)); } while (1) if (pid == wait (&i)) break; printf ("\n\rchild %d died with code %04x\n\r", pid, i); sync (); } _exit (0); /* NOTE! _exit, not exit() */ } |
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