openwrt启动过程详细分析

屈育成 2017-12-27 12890

嵌入式操作系统

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描述

　　OpenWrt是一个开放的linux平台，主要用于带wifi的无线路由上。类似于Ubuntu、Red Hat、之类的linux发行版本，它也有一套自己的启动流程。本文主要介绍了openwrt启动过程及详细分析。

　　1、概述

　　在linux的发展过程中，linux的启动程序也在发展，从sysv init到现在的upstart、systemd，通常该程序是进程号为1的进程，该程序在linux系统有着举足轻重的地方。在openwrt中，使用了另外一种启动程序叫做procd，本文的重点并不在于介绍procd，本文主要介绍并解析procd、preinit及各种脚本如何完成整个系统的初始化。

　　2、软件环境

　　Linux发行版：ubuntu14.04 LTS

　　Openwrt版本：barrier break 14.07 r42635 （linux kernel 3.10.49）

　　硬件：MPR-A2模块（rt5350）

　　在查看linux内核代码及根文件系统下的脚本之前，需要对openwrt进行配置，运行make menuconfig，在Target System中选择Ralink RT288x/RT3xxx，Subtarget中选择RT3x5x/RT5350based boards，Target Profile选择HAME MPR-A2，然后make完成openwrt的编译。打完patch的内核代码在build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_rt305x/目录下，根文件系统目录在build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/root-ramips/。

　　3、启动分析

　　3.1 内核启动点

　　Linux的启动入口为start_kernel（）（init/main.c），该函数的最后会调用rest_init（）（init/main.c），该函数创建两个内核线程init和kthreadd之后，进入死循环，即所谓的0号进程。init线程执行kenrel_init（）（init/main.c）函数，在kernel_init函数中，首先会检查内核的启动参数中是否有设置init参数，如果有，则会使用该参数指定的程序作为init程序，否则会按照如下代码（打上patch后的）中所示的顺序依次尝试启动，如果都无法启动就会导致kernel panic。

　　if （！run_init_process（“/etc/preinit”） ||

　　！run_init_process（“/sbin/init”） ||

　　！run_init_process（“/etc/init”） ||

　　！run_init_process（“/bin/init”） ||

　　！run_init_process（“/bin/sh”））

　　return 0;

　　在目前的环境下，内核启动参数未设置init参数，所以会以/etc/preinit程序作为init程序，preinit实际为shell脚本。

　　3.2 相关文件

　　3.2.1 脚本文件

　　/etc/preinit

　　/lib/functions.sh

　　/lib/functions/preinit.sh

　　/lib/functions/system.sh

　　/lib/preinit/下所有脚本

　　3.2.2 init程序

　　在proc程序包中，编译完会生成两个可执行程序：init和procd，均在目录/sbin下，这两个程序均会使用到。

　　3.3 过程分析

　　这个初始化过程遵循如下主线：

　　 OpenWrt

　　下面我们一步一步分析这个过程。

　　在/etc/preinit脚本中，第一条命令如下：

　　［ -z “$PREINIT” ］ && exec /sbin/init

　　在从内核执行这个脚本时，PREINIT这个变量时没有定义的，所以会直接执行/sbin/init。/sbin/init程序主要做了一些初始化工作，如环境变量设置、文件系统挂载、内核模块加载等，之后会创建两个进程，分别执行/etc/preinit和/sbin/procd，执行/etc/preinit之前会设置变量PREINIT，/sbin/procd会带-h的参数，当procd退出后会调用exec执行/sbin/proc替换当前init进程（具体过程可参见procd程序包中的init和procd程序）。这就是系统启动完成后，ps命令显示的进程号为1的进程名最终为/sbin/procd的由来，中间是有几次变化的。

　　继续看/etc/preinit脚本，出来变量设置外，接下来是执行了三个shell脚本：

　　/lib/functions.sh

　　/lib/functions/preinit.sh

　　/lib/functions/system.sh

　　注意“。”和“/”之间是有空格的，这里的点相当与souce命令，但souce是bash特有的，并不在POSIX标准中，“。”

　　是通用的用法。使用“。”的意思是在当前shell环境下运行，并不会在子shell中运行。这几个shell脚本主要定义了shell函数，

　　特别是preinit.sh中，定义了hook相关操作的函数。

　　之后会使用boot_hook_init定义五个hook结点如下：

　　boot_hook_init preinit_essential

　　boot_hook_init preinit_main

　　boot_hook_init failsafe

　　boot_hook_init initramfs

　　boot_hook_init preinit_mount_root

　　之后会向这些结点中添加hook函数。

　　在之后就是一个循环，依次在当前shell下执行/lib/preinit/目录下的脚本，

　　for pi_source_file in /lib/preinit/*; do

　　$pi_source_file

　　done

　　/lib/preinit/目录下的脚本具体类似的格式，定义要添加到hook结点的函数，然后通过boot_hook_add将该函数添加到对应的hook结点。

　　最后，/etc/preinit就会执行boot_run_hook函数执行对应hook结点上的函数。在当前环境下只执行了preinit_essential和

　　preinit_main结点上的函数，如下：

　　boot_run_hook preinit_essential

　　boot_run_hook preinit_main

　　到此，/etc/preinit执行完毕并退出。如果需要跟踪调试这些脚本，可以在/etc/preinit的最开始添加一条命令set -x，这样就会打印出执行命令的过程，当并不会真正执行。

　　至于系统服务程序的启动及初始化将全由procd完成，procd的功能不仅在于此，它还集成更多其他功能，具体可参见procd的资料。

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