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Linux

Linux/起動プロセス

Top / Linux / 起動プロセス

Debian

• Debian の起動は、初期 RAM ファイルシステム (initramfs または 初期 RAM ディスク の意で、initrd と呼ばれることもあります。）を含めて 2 段階のプロセスを踏みます。
  • まず、ブートローダがカーネルと initramfs をメモリに読み込み、実行制御をカーネルに渡します。
  • 基本的な初期化が終了すると、カーネルが initramfs アーカイブを展開し、一時的なルートファイルシステムとしてマウントします。initramfs にはカーネルモジュールと、物理デバイス、または論理デバイスの初期化を必要とするユーザ空間プログラムが含まれています。本物のルートファイルシステムもここに含まれます。
  • initramfsのinitスクリプトがモジュールをロードし、その他の初期化処理を行います。
  • このステージの最後に、run-initがinitramfsをメモリから消去し、本物のルートファイルシステムをロードします。
  • そして本物のルートファイルシステム上のLinux/sbin/initプログラムに制御を渡します。

おおまかな順序

ブートローダ

• カーネルイメージ(vmlinux)とinitrdイメージをメモリ上にロードし実行

vmlinux(init/main.c)

• 圧縮されたカーネルと自己展開ルーチン
• init/main.cのstart_kernel()が呼ばれる
• start_kernel -> rest_init -> kernel_init -> kernel_init_freeable

initramfs/init(initスクリプト)

Linux/sbin/init

順序

BIOS

• ハードウェアPOST（Power on self test）
• MBRからブートローダの読み込み

ブートローダ (GRUB)

• カーネルイメージ(vmlinux)とinitrdイメージをメモリ上にロードし、カーネルを起動する際に initrdのメモリアドレスを渡す。ブートの最終段階で、カーネルはinitrdイメージの先頭数ブロックを読み込み、そのフォーマットを判断する。

• linux vmlinuz - vmlinuz(bzImage形式のLinuxカーネル)をメモリにロード
• initrd initrd.img - initrdイメージをメモリにロード(仮のルートファイルシステムとして起動直後のカーネルで利用される)
• bzImageに処理を渡す

Linuxカーネル (vmlinux) / initramfs

• 圧縮されたカーネルと自己展開ルーチン (zImage/bzImage)
  • decompress_kernel?
• 展開後のカーネルのアドレスにジャンプ
• init/main.cのstart_kernel()が呼ばれる
  • カーネルパラメータの読み込み
  • デバイスドライバの初期化
  • initrdイメージ(initramfs形式)を展開し、仮の/としてマウント
  • 真のルートファイルシステムのマウント
  • initramfsに含まれるinitramfs/init(initスクリプト) を実行
    • Linux/sbin/initを呼び出す

initスクリプト

• run-initコマンドで真のルートファイルシステムのLinux/sbin/initを実行

start_kernel

• Linux/initが動作するまでの初期化処理を行う
• ...いろんな初期化処理
• init_IRQ?
• proc_root_init
• reset_init?

rest_init

• initプロセス(PID:1)を起動するためのカーネルスレッドとカーネルスレッドデーモン?(PID:2)を生成し、そのあとはスケジューラ呼び出し
• kernel_thread(kernel_init) - カーネルに組み込まれているモジュールの初期化やルートファイルシステムのマウントを行い、最後にinitを起動
• kernel_thread(kthreadd) - initとkthreadd以外のカーネルスレッドはすべてkthreaddによって生成される

kernel_init

• PCIバスやファイルシステム、ネットワーク、その他のデバイスドライバの初期化やルートファイルシステムの作成
• kernel_init_freeable
  • do_basic_setup
    • driver_init
    • do_initcalls
  • ramdisk_execute_command = "/init";
  • load_default_modules

• run_init_process(ramdisk_execute_command) - initramfs/init
• ない場合
  • try_to_run_init_process?(Linux/sbin/init)

Linuxのinitの種類

SysVinit

• RHEL 5

処理

• initの実行（/etc/inittabを読み込み）
  • /etc/rc.d/rc.sysinitスクリプト実行
  • ランレベルごとの各種サービス（デーモン）の起動

Upstart

• RHEL 6
• Fedora 9?～Fedora 14
• Ubuntu 9.10

systemd

• RHEL 7

カーネルイメージの形式

• vmlinux - 非圧縮
• zImage - 圧縮形式。古い。
• bzImage(vmlinuz) - big zImage
  • /boot/vmlinuz-`uname-r`
  • vmlinuz - vmlinuxをgzipとかで圧縮したもの(bzImage形式)
• uImage - U-Boot用

参考

• http://www.miraclelinux.com/technet/document/linux/training/1_1_1.html
• http://www.atmarkit.co.jp/flinux/rensai/theory10/theory10a.html
• http://park12.wakwak.com/~eslab/pcmemo/boot/boot5.html

関連

• Linux/自動起動