/* * linux/init/main.c * * (C) 1991 Linus Torvalds */#define __LIBRARY__		// 定義該變量是為了包括定義在unistd.h 中的內嵌匯編代碼等信息。#include <unistd.h>		// *.h 頭文件所在的默認目錄是include/，則在代碼中就不用明確指明位置。// 如果不是UNIX 的標準頭文件，則需要指明所在的目錄，并用雙引號括住。// 標準符號常數與類型文件。定義了各種符號常數和類型，并申明了各種函數。// 如果定義了__LIBRARY__，則還包括系統調用號和內嵌匯編代碼_syscall0()等。#include <time.h>		// 時間類型頭文件。其中最主要定義了tm 結構和一些有關時間的函數原形。/* * 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. *//* * 我們需要下面這些內嵌語句 - 從內核空間創建進程(forking)將導致沒有寫時復制（COPY ON WRITE）!!! * 直到一個執行execve 調用。這對堆棧可能帶來問題。處理的方法是在fork()調用之后不讓main()使用 * 任何堆棧。因此就不能有函數調用 - 這意味著fork 也要使用內嵌的代碼，否則我們在從fork()退出 * 時就要使用堆棧了。 * 實際上只有pause 和fork 需要使用內嵌方式，以保證從main()中不會弄亂堆棧，但是我們同時還 * 定義了其它一些函數。 */static inline_syscall0 (int, fork)		// 是unistd.h 中的內嵌宏代碼。以嵌入匯編的形式調用	// Linux 的系統調用中斷0x80。該中斷是所有系統調用的	// 入口。該條語句實際上是int fork()創建進程系統調用。	// syscall0 名稱中最后的0 表示無參數，1 表示1 個參數。     static inline _syscall0 (int, pause)	// int pause()系統調用：暫停進程的執行，直到	// 收到一個信號。     static inline _syscall1 (int, setup, void *, BIOS)	// int setup(void * BIOS)系統調用，僅用于	// linux 初始化（僅在這個程序中被調用）。     static inline _syscall0 (int, sync)	// int sync()系統調用：更新文件系統。#include <linux/tty.h>		// tty 頭文件，定義了有關tty_io，串行通信方面的參數、常數。#include <linux/sched.h>	// 調度程序頭文件，定義了任務結構task_struct、第1 個初始任務	// 的數據。還有一些以宏的形式定義的有關描述符參數設置和獲取的	// 嵌入式匯編函數程序。#include <linux/head.h>		// head 頭文件，定義了段描述符的簡單結構，和幾個選擇符常量。#include <asm/system.h>		// 系統頭文件。以宏的形式定義了許多有關設置或修改	// 描述符/中斷門等的嵌入式匯編子程序。#include <asm/io.h>		// io 頭文件。以宏的嵌入匯編程序形式定義對io 端口操作的函數。#include <stddef.h>		// 標準定義頭文件。定義了NULL, offsetof(TYPE, MEMBER)。#include <stdarg.h>		// 標準參數頭文件。以宏的形式定義變量參數列表。主要說明了-個	// 類型(va_list)和三個宏(va_start, va_arg 和va_end)，vsprintf、	// vprintf、vfprintf。#include <unistd.h>#include <fcntl.h>		// 文件控制頭文件。用于文件及其描述符的操作控制常數符號的定義。#include <sys/types.h>		// 類型頭文件。定義了基本的系統數據類型。#include <linux/fs.h>		// 文件系統頭文件。定義文件表結構（file,buffer_head,m_inode 等）。     static char printbuf[1024];	// 靜態字符串數組。     extern int vsprintf ();	// 送格式化輸出到一字符串中（在kernel/vsprintf.c，92 行）。     extern void init (void);	// 函數原形，初始化（在168 行）。     extern void blk_dev_init (void);	// 塊設備初始化子程序（kernel/blk_drv/ll_rw_blk.c,157 行）     extern void chr_dev_init (void);	// 字符設備初始化（kernel/chr_drv/tty_io.c, 347 行）     extern void hd_init (void);	// 硬盤初始化程序（kernel/blk_drv/hd.c, 343 行）     extern void floppy_init (void);	// 軟驅初始化程序（kernel/blk_drv/floppy.c, 457 行）     extern void mem_init (long start, long end);	// 內存管理初始化（mm/memory.c, 399 行）     extern long rd_init (long mem_start, int length);	//虛擬盤初始化(kernel/blk_drv/ramdisk.c,52)     extern long kernel_mktime (struct tm *tm);	// 建立內核時間（秒）。     extern long startup_time;	// 內核啟動時間（開機時間）（秒）。	/*	 * This is set up by the setup-routine at boot-time	 */	/*	 * 以下這些數據是由setup.s 程序在引導時間設置的（參見第2 章2.3.1 節中的表2.1）。	 */#define EXT_MEM_K (*(unsigned short *)0x90002)	// 1M 以后的擴展內存大小（KB）。#define DRIVE_INFO (*(struct drive_info *)0x90080)	// 硬盤參數表基址。#define ORIG_ROOT_DEV (*(unsigned short *)0x901FC)	// 根文件系統所在設備號。	/*	 * 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，下面這段程序很差勁，但我不知道如何正確地實現，而且好象它還能運行。如果有	 * 關于實時時鐘更多的資料，那我很感興趣。這些都是試探出來的，以及看了一些bios 程序，呵！	 */#define CMOS_READ(addr) ({ \	// 這段宏讀取CMOS 實時時鐘信息。outb_p (0x80 | addr, 0x70);\				// 0x70 是寫端口號，0x80|addr 是要讀取的CMOS 內存地址。  inb_p (0x71);\				// 0x71 是讀端口號。})#define BCD_TO_BIN(val) ((val)=((val)&15) + ((val)>>4)*10)	// 將BCD 碼轉換成數字。     static void time_init (void)	// 該子程序取CMOS 時鐘，并設置開機時間??startup_time(秒)。     {       struct tm time;       do	 {	   time.tm_sec = CMOS_READ (0);	// 參見后面CMOS 內存列表。	   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;	// 機器具有的內存（字節數）。static long buffer_memory_end = 0;	// 高速緩沖區末端地址。static long main_memory_start = 0;	// 主內存（將用于分頁）開始的位置。struct drive_info{  char dummy[32];}drive_info;			// 用于存放硬盤參數表信息。void main (void)		/* This really IS void, no error here. */{				/* The startup routine assumes (well, ...) this */  /* 這里確實是void，并沒錯。在startup 程序(head.s)中就是這樣假設的。 */  // 參見head.s 程序第136 行開始的幾行代碼。  /*   * Interrupts are still disabled. Do necessary setups, then   * enable them   */  /*   * 此時中斷仍被禁止著，做完必要的設置后就將其開啟。   */  // 下面這段代碼用于保存：  // 根設備號 ??ROOT_DEV； 高速緩存末端地址??buffer_memory_end；  // 機器內存數??memory_end；主內存開始地址 ??main_memory_start；  ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV;  drive_info = DRIVE_INFO;  memory_end = (1 << 20) + (EXT_MEM_K << 10);	// 內存大小=1Mb 字節+擴展內存(k)*1024 字節。  memory_end &= 0xfffff000;	// 忽略不到4Kb（1 頁）的內存數。  if (memory_end > 16 * 1024 * 1024)	// 如果內存超過16Mb，則按16Mb 計。    memory_end = 16 * 1024 * 1024;  if (memory_end > 12 * 1024 * 1024)	// 如果內存>12Mb，則設置緩沖區末端=4Mb    buffer_memory_end = 4 * 1024 * 1024;  else if (memory_end > 6 * 1024 * 1024)	// 否則如果內存>6Mb，則設置緩沖區末端=2Mb    buffer_memory_end = 2 * 1024 * 1024;  else    buffer_memory_end = 1 * 1024 * 1024;	// 否則則設置緩沖區末端=1Mb  main_memory_start = buffer_memory_end;	// 主內存起始位置=緩沖區末端；#ifdef RAMDISK			// 如果定義了虛擬盤，則主內存將減少。  main_memory_start += rd_init (main_memory_start, RAMDISK * 1024);#endif  // 以下是內核進行所有方面的初始化工作。閱讀時最好跟著調用的程序深入進去看，實在看  // 不下去了，就先放一放，看下一個初始化調用 -- 這是經驗之談?。  mem_init (main_memory_start, memory_end);  trap_init ();			// 陷阱門（硬件中斷向量）初始化。（kernel/traps.c，181 行）  blk_dev_init ();		// 塊設備初始化。 （kernel/blk_dev/ll_rw_blk.c，157 行）  chr_dev_init ();		// 字符設備初始化。 （kernel/chr_dev/tty_io.c，347 行）  tty_init ();			// tty 初始化。 （kernel/chr_dev/tty_io.c，105 行）  time_init ();			// 設置開機啟動時間??startup_time（見76 行）。  sched_init ();		// 調度程序初始化(加載了任務0 的tr, ldtr) （kernel/sched.c，385）  buffer_init (buffer_memory_end);	// 緩沖管理初始化，建內存鏈表等。（fs/buffer.c，348）  hd_init ();			// 硬盤初始化。 （kernel/blk_dev/hd.c，343 行）  floppy_init ();		// 軟驅初始化。 （kernel/blk_dev/floppy.c，457 行）  sti ();			// 所有初始化工作都做完了，開啟中斷。  // 下面過程通過在堆棧中設置的參數，利用中斷返回指令切換到任務0。  move_to_user_mode ();		// 移到用戶模式。 （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!! 對于任何其它的任務，'pause()'將意味著我們必須等待收到一個信號才會返   * 回就緒運行態，但任務0（task0）是唯一的意外情況（參見'schedule()'），因為任務0 在   * 任何空閑時間里都會被激活（當沒有其它任務在運行時），因此對于任務0'pause()'僅意味著   * 我們返回來查看是否有其它任務可以運行，如果沒有的話我們就回到這里，一直循環執行'pause()'。   */  for (;;)    pause ();}static int printf (const char *fmt, ...)	// 產生格式化信息并輸出到標準輸出設備stdout(1)，這里是指屏幕上顯示。參數'*fmt'指定輸出將	// 采用的格式，參見各種標準C 語言書籍。該子程序正好是vsprintf 如何使用的一個例子。	// 該程序使用vsprintf()將格式化的字符串放入printbuf 緩沖區，然后用write()將緩沖區的內容	// 輸出到標準設備（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};		// 調用執行程序時參數的字符串數組。static char *envp_rc[] ={"HOME=/", NULL};		// 調用執行程序時的環境字符串數組。static char *argv[] ={"-/bin/sh", NULL};		// 同上。static char *envp[] ={"HOME=/usr/root", NULL};void init (void){  int pid, i;  // 讀取硬盤參數包括分區表信息并建立虛擬盤和安裝根文件系統設備。  // 該函數是在25 行上的宏定義的，對應函數是sys_setup()，在kernel/blk_drv/hd.c,71 行。    setup ((void *) &drive_info);    (void) open ("/dev/tty0", O_RDWR, 0);	// 用讀寫訪問方式打開設備“/dev/tty0”，  // 這里對應終端控制臺。  // 返回的句柄號0 -- stdin 標準輸入設備。    (void) dup (0);		// 復制句柄，產生句柄1 號 -- stdout 標準輸出設備。    (void) dup (0);		// 復制句柄，產生句柄2 號 -- stderr 標準出錯輸出設備。    printf ("%d buffers = %d bytes buffer space\n\r", NR_BUFFERS, NR_BUFFERS * BLOCK_SIZE);	// 打印緩沖區塊數和總字節數，每塊1024 字節。    printf ("Free mem: %d bytes\n\r", memory_end - main_memory_start);	//空閑內存字節數。  // 下面fork()用于創建一個子進程(子任務)。對于被創建的子進程，fork()將返回0 值，  // 對于原(父進程)將返回子進程的進程號。所以180-184 句是子進程執行的內容。該子進程  // 關閉了句柄0(stdin)，以只讀方式打開/etc/rc 文件，并執行/bin/sh 程序，所帶參數和  // 環境變量分別由argv_rc 和envp_rc 數組給出。參見后面的描述。  if (!(pid = fork ()))    {      close (0);      if (open ("/etc/rc", O_RDONLY, 0))	_exit (1);		// 如果打開文件失敗，則退出(/lib/_exit.c,10)。      execve ("/bin/sh", argv_rc, envp_rc);	// 裝入/bin/sh 程序并執行。      _exit (2);		// 若execve()執行失敗則退出(出錯碼2,“文件或目錄不存在”)。    }  // 下面是父進程執行的語句。wait()是等待子進程停止或終止，其返回值應是子進程的進程號(pid)。  // 這三句的作用是父進程等待子進程的結束。&i 是存放返回狀態信息的位置。如果wait()返回值不  // 等于子進程號，則繼續等待。  if (pid > 0)    while (pid != wait (&i))      /* nothing */ ;  // 如果執行到這里，說明剛創建的子進程的執行已停止或終止了。下面循環中首先再創建一個子進程，  // 如果出錯，則顯示“初始化程序創建子進程失敗”的信息并繼續執行。對于所創建的子進程關閉所有  // 以前還遺留的句柄(stdin, stdout, stderr)，新創建一個會話并設置進程組號，然后重新打開  // /dev/tty0 作為stdin，并復制成stdout 和stderr。再次執行系統解釋程序/bin/sh。但這次執行所  // 選用的參數和環境數組另選了一套（見上面165-167 行）。然后父進程再次運行wait()等待。如果  // 子進程又停止了執行，則在標準輸出上顯示出錯信息“子進程pid 停止了運行，返回碼是i”，然后  // 繼續重試下去…，形成“大”死循環。  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() */}