Init

Init представляет собой специальный процесс с несколькими характерными особенностями. Это первый пользовательский процесс, запускаемый ядром, и он отвечает за запуск всех остальных процессов, которые, собственно, и позволяют извлекать определенную пользу из системы. Работа управляется файлом /etc/inittab и предполагает установку процессов, связанных с регистрацией пользователей, инициализацию сетевых служб наподобие FTP и HTTP и многое другое. Без такого рода процессов на компьютере мало что удастся сделать.

Важная сторона, характерная для данного проекта, заключается в том, что init является предком любого процесса в системе, Init порождает процесс регистрации, который, в свою очередь, порождает процесс входа, а тот — командный процессор, в рамках которого пользователь порождает любой требуемый процесс. Помимо прочего, это позволяет получить уверенность в том, что все элементы в таблице процессов ядра в конце концов заполнятся. Выполнение определенной обработки после завершения процесса находится в ведении родителя процесса; если родитель процесса уже завершился, обработкой занимается родитель родителя и т.д. В таком случае, за выполнение обработки после завершения процессов несет ответственность init, который никогда не завершается.

Рассмотрим напоследок собственно init.

init

20044: Аргумент unused так называется в связи с необычным способом вызова данной функции. Функция init — не путать с процессом init — начинается как поток ядра, процесс, который выполняется как часть ядра. (Такая трактовка потока ядра может отличаться от таковой, принятой в многопотоковом программировании, — в этом смысле функция init не является потоком ядра.) Функция init похожа на усеченную main для нового процесса, и аргумент unused (указатель) является единственной заслуживающей внимания информацией, передаваемой в процесс — намного меньше, чем передается в обычный процесс через аргументы argc, argv и envp. Функция init не нуждается в дополнительной информации, поэтому и аргумент назван unused (т.е. неиспользованный).

Вот краткое резюме. Функция init является частью ядра, она выполняется в рамках ядра как независимая его часть; со всех точек зрения функция init — это часть кода ядра. Ни одна из перечисленных характеристик не относится к процессу init. В определенном смысле процесс init — специальный выделенный процесс, который не является частью собственно ядра. Код этого процесса находится в отдельном исполняемом образе, хранящемся на диске подобно любой другой программе. Несколько путает тот факт, что функция init, которая позже запускает процесс init, сама по себе запускается в виде процесса.

Поскольку идентификатор процесса (PID) со значением 0 уже зарезервирован для процесса idle (ожидание), функция init (и, следовательно, процесс init) получает PID, равный 1. (Идентификаторы процессов обсуждаются в главе 7.) Ядро во многих местах предполагает, что процесс с PID 1 — это idle, поэтому изменение PID для idle приводит к существенным накладным расходам.

20046: Обращение к lock_kernel (строка 17492 для однопроцессорной версии и 10174 — для мультипроцессорной) для выполнения нескольких нижеследующих строк без возможного влияния других частей ядра. Ядро будет разблокировано в строке 20053.

20047: Вызов do_basic_setup (строка 19916) с целью инициализации шин и порождения некоторых необходимых потоков ядра, а также выполнения других мелких действий.

20052: В настоящий момент ядро полностью инициализировано, поэтому free_initmem (строка 7620) избавляется от функций в разделе .text.init и данных в разделе .data.init ядра. Все функции, помеченные в начале как __initfunc, и все данные, помеченные как __initdata, в дальнейшем более не доступны, а занимаемая ими память освобождается и становится доступной для других целей.

20055: По возможности открывается консольное устройство, на которое процесс init будет выводить сообщения и с него считывать пользовательский ввод. Процесс init использует консоль исключительно для выдачи сообщений об ошибках, однако если вместо init запускается другой командный процессор, ему может потребоваться консоль для чтения данных, введенных пользователем. Если открытие консоли по open проходит успешно, /dev/console становится стандартным вводом (файловый дескриптор 0) для init.

20059: Вызов dup (создание копии) дважды для файлового дескриптора /dev/console, что дает возможность init использовать консоль дополнительно для стандартного вывода и стандартного вывода ошибок (файловые дескрипторы 1 и 2). Предполагая, что open в строке 20055 завершается успешно, в распоряжении init появляется первых три файловых дескриптора (стандартный ввод, стандартный вывод и стандартный вывод ошибок), связанные с системной консолью.

20067: Если в командной строке для ядра явно указывается путь к init (или другой аналогичной программе), init предпринимает попытку ее запуска.

Поскольку в случае успешного запуска целевой программы из execve возврата не происходит, управление на каждый последующий оператор будет передаваться, только если предыдущий оператор потерпит неудачу. В этой последовательности строк предпринимаются попытки нахождения init в различных местах, так сказать, с увеличением степени безрассудства: в первую очередь, в /sbin/init, стандартном месте расположения; затем еще в двух местах, где имеет смысл ожидать присутствие init — /etc/init и /bin/ink.

20072: Исчерпаны все места, где может находиться init. Если все докатилось до этой строки, значит, init понятия не имеет, где еще искать своего тезку. Скорее всего, что-то нехорошее случилось с компьютером. Предпринимается попытка создать взамен init интерактивный командный процессор /bin/sh. Самое лучшее, на что надеется init, пребывая в этой точке, — так это то, что привилегированный пользователь устранит неисправность и выполнит перезагрузку. (Будьте уверены, привилегированный пользователь надеется на то же самое.)

20073: init не смог создать даже командный процессор — определенно, что-то не так! Раз так, это неплохой повод запаниковать, т.е. обратиться к panic (строка 25563). Предпринимается попытка синхронизации дисков для приведения в согласованное состояние всех данных, после чего вся обработка останавливается. Компьютер может также перезагрузиться по истечении времени тайм-аута, определенного в параметрах ядра.