Linux 内核启动流程之 start_kernel

上次我们写过了 Linux 启动详细流程，这次单独解析 start_kernel 函数。

原来的文章如下：

Linux 内核入口分析

手把手教你分析 Linux 启动流程

如下请参考注释：

Linux kernel-6.1/init/main.c

asmlinkage__visiblevoid__init__no_sanitize_addressstart_kernel(void)
{
char*command_line;
char*after_dashes;

set_task_stack_end_magic(init_task);/*设置任务栈结束魔术数，用于栈溢出检测*/
smp_setup_processor_id();/*跟SMP有关(多核处理器)，设置处理器ID*/
debug_objects_early_init();/*做一些和debug有关的初始化*/
init_vmlinux_build_id();

cgroup_init_early();/*cgroup初始化，cgroup用于控制Linux系统资源*/

local_irq_disable();/*关闭当前CPU中断*/
early_boot_irqs_disabled=true;

/*
*Interruptsarestilldisabled.Donecessarysetups,then
*enablethem.
*中断关闭期间做一些重要的操作，然后打开中断
*/
boot_cpu_init();/*跟CPU有关的初始化*/
page_address_init();/*页地址相关的初始化*/
pr_notice("%s",linux_banner);/*打印Linux版本号、编译时间等信息*/
early_security_init();

/*系统架构相关的初始化，此函数会解析传递进来的
* ATAGS 或者设备树(DTB)文件。会根据设备树里面
*的model和compatible这两个属性值来查找
* Linux 是否支持这个单板。此函数也会获取设备树
*中chosen节点下的bootargs属性值来得到命令
*行参数，也就是uboot中的bootargs环境变量的
*值，获取到的命令行参数会保存到command_line中
*/
setup_arch(command_line);
setup_boot_config();
setup_command_line(command_line);/*存储命令行参数*/

/*如果只是SMP(多核CPU)的话，此函数用于获取
* CPU 核心数量，CPU 数量保存在变量 nr_cpu_ids 中。
*/
setup_nr_cpu_ids();
setup_per_cpu_areas();/*在SMP系统中有用，设置每个CPU的per-cpu数据*/
smp_prepare_boot_cpu();/*arch-specificboot-cpuhooks*/
boot_cpu_hotplug_init();

build_all_zonelists(NULL);/*建立系统内存页区(zone)链表*/
page_alloc_init();/*处理用于热插拔CPU的页*/

/*打印命令行信息*/
pr_notice("Kernelcommandline:%s\n",saved_command_line);
/*parametersmaysetstatickeys*/
jump_label_init();
parse_early_param();/*解析命令行中的console参数*/
after_dashes=parse_args("Bootingkernel",
static_command_line,__start___param,
__stop___param-__start___param,
-1,-1,NULL,unknown_bootoption);
print_unknown_bootoptions();
if(!IS_ERR_OR_NULL(after_dashes))
parse_args("Settinginitargs",after_dashes,NULL,0,-1,-1,
NULL,set_init_arg);
if(extra_init_args)
parse_args("Settingextrainitargs",extra_init_args,
NULL,0,-1,-1,NULL,set_init_arg);

/*Architecturalandnon-timekeepingrnginit,beforeallocatorinit*/
random_init_early(command_line);

/*
*Theseuselargebootmemallocationsandmustprecede
*kmem_cache_init()
*/
setup_log_buf(0);/*设置log使用的缓冲区*/
vfs_caches_init_early();/*预先初始化vfs(虚拟文件系统)的目录项和索引节点缓存*/
sort_main_extable();/*定义内核异常列表*/
trap_init();/*完成对系统保留中断向量的初始化*/
mm_init();/*内存管理初始化*/

ftrace_init();

/*trace_printkcanbeenabledhere*/
early_trace_init();

/*
*Setuptheschedulerpriorstartinganyinterrupts(suchasthe
*timerinterrupt).Fulltopologysetuphappensatsmp_init()
*time-butmeanwhilewestillhaveafunctioningscheduler.
*/
sched_init();/*初始化调度器，主要是初始化一些结构体*/

if(WARN(!irqs_disabled(),
"Interruptswereenabled*very*early,fixingit\n"))
local_irq_disable();/*检查中断是否关闭，如果没有的话就关闭中断*/
radix_tree_init();/*基数树相关数据结构初始化*/
maple_tree_init();

/*
*Setuphousekeepingbeforesettingupworkqueuestoallowtheunbound
*workqueuetotakenon-housekeepingintoaccount.
*/
housekeeping_init();

/*
*Allowworkqueuecreationandworkitemqueueing/cancelling
*early.Workitemexecutiondependsonkthreadsandstartsafter
*workqueue_init().
*/
workqueue_init_early();

rcu_init();/*初始化RCU，RCU全称为ReadCopyUpdate(读-拷贝修改)*/

/*Traceeventsareavailableafterthis*/
trace_init();/*跟踪调试相关初始化*/

if(initcall_debug)
initcall_debug_enable();

context_tracking_init();
/*initsomelinksbeforeinit_ISA_irqs()*/

/*初始中断相关初始化,主要是注册irq_desc结构体变
*量，因为 Linux 内核使用 irq_desc 来描述一个中断。
*/
early_irq_init();
init_IRQ();/*中断初始化*/
tick_init();/*tick初始化*/
rcu_init_nohz();
init_timers();/*初始化定时器*/
srcu_init();
hrtimers_init();/*初始化高精度定时器*/
softirq_init();/*软中断初始化*/
timekeeping_init();
time_init();/*初始化系统时间*/

/*Thismustbeaftertimekeepingisinitialized*/
random_init();

/*Thesemakeuseofthefullyinitializedrng*/
kfence_init();
boot_init_stack_canary();

perf_event_init();
profile_init();
call_function_init();
WARN(!irqs_disabled(),"Interruptswereenabledearly\n");

early_boot_irqs_disabled=false;
local_irq_enable();/*使能中断*/

kmem_cache_init_late();/*slab初始化，slab是Linux内存分配器*/

/*
*HACKALERT!Thisisearly.We'reenablingtheconsolebefore
*we'vedonePCIsetupsetc,andconsole_init()mustbeawareof
*this.Butwedowantoutputearly,incasesomethinggoeswrong.
*/
/*初始化控制台，之前printk打印的信息都存放
*缓冲区中，并没有打印出来。只有调用此函数
*初始化控制台以后才能在控制台上打印信息。
*/
console_init();
if(panic_later)
panic("Toomanyboot%svarsat`%s'",panic_later,
panic_param);

lockdep_init();

/*
*Needtorunthiswhenirqsareenabled,becauseitwants
*toself-test[hard/soft]-irqson/offlockinversionbugs
*too:
*/
locking_selftest();/*锁自测*/

/*
*ThisneedstobecalledbeforeanydevicesperformDMA
*operationsthatmightusetheSWIOTLBbouncebuffers.Itwill
*markthebouncebuffersasdecryptedsothattheirusagewill
*notcause"plain-text"datatobedecryptedwhenaccessed.
*/
mem_encrypt_init();

#ifdefCONFIG_BLK_DEV_INITRD
if(initrd_start!initrd_below_start_ok
page_to_pfn(virt_to_page((void*)initrd_start))<min_low_pfn){
pr_crit("initrdoverwritten(0x%08lx<0x%08lx)-disablingit.\n",
page_to_pfn(virt_to_page((void*)initrd_start)),
min_low_pfn);
initrd_start=0;
}
#endif
setup_per_cpu_pageset();
numa_policy_init();
acpi_early_init();
if(late_time_init)
late_time_init();
sched_clock_init();
/*测定BogoMIPS值，可以通过BogoMIPS来判断CPU的性能
* BogoMIPS 设置越大，说明 CPU 性能越好。
*/
calibrate_delay();
pid_idr_init();
anon_vma_init();/*生成anon_vmaslab缓存*/
#ifdefCONFIG_X86
if(efi_enabled(EFI_RUNTIME_SERVICES))
efi_enter_virtual_mode();
#endif
thread_stack_cache_init();
cred_init();/*为对象的每个用于赋予资格(凭证)*/
fork_init();/*初始化一些结构体以使用fork函数*/
proc_caches_init();/*给各种资源管理结构分配缓存*/
uts_ns_init();
key_init();/*初始化密钥*/
security_init();/*安全相关初始化*/
dbg_late_init();
net_ns_init();
vfs_caches_init();/*虚拟文件系统缓存初始化*/
pagecache_init();
signals_init();/*初始化信号*/
seq_file_init();
proc_root_init();/*注册并挂载proc文件系统*/
nsfs_init();
/*初始化cpuset，cpuset是将CPU和内存资源以逻辑性
*和层次性集成的一种机制，是cgroup使用的子系统之一
*/
cpuset_init();
cgroup_init();/*初始化cgroup*/
taskstats_init_early();/*进程状态初始化*/
delayacct_init();

poking_init();
check_bugs();/*检查写缓冲一致性*/

acpi_subsystem_init();
arch_post_acpi_subsys_init();
kcsan_init();

/*Dotherestnon-__init'ed,we'renowalive*/
/*调用rest_init函数*/
/*创建init、kthread、idle线程*/
arch_call_rest_init();

prevent_tail_call_optimization();
}