Openwrt学习之路-(3-Openwrt start-up process)

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Openwrt学习之路-(3-Openwrt start-up process)

2019-07-12 23:25发布生成海报

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题图：gratisography

Openwrt start-up process

OpenWrt是一个典型的嵌入式Linux工程，主要添加了很多网络路由等功能，所以其启动过程与常见的嵌入式系统类似，不外乎Bootloader->EmbededOS->Filesystem->Application这四个过程，但内部细节它也有一套自己的方式，下面就介绍一下OpenWrt的启动流程。

OpenWrt的启动流程主要：1.Bootloader->2.linux->3./etc/preinit->4./sbin/init ->5./etc/inittab ->6./etc/init.d/rcS->7./etc/rc.d/S*

1.Bootloader

bootloader即最先启动的部分，类似u-boot、barebox、redboot。它的任务只是创造一个简单的环境，让系统先运行起来。除了能够跳转到特定地址上启动操作系统（如Linux）外，它还能让你download东西到上面，比如download一个linux，然后启动它。linux启动之后，将由linux全部接管系统。另外，值得一提的是，bootloader在启动之后会有1，2秒的时间等待由tftp上传的内核并烧写到flash上。这就给一些操作系统损坏但bootloader还能工作的"砖头"板一个起死回生的机会。

2.Linux

这时候就没bootloader什么事情了。不过bootloader会传递给内核一个命令行的参数，这个可以在linux启动起来之后用下面的命令查看：

root@OpenWrt:/# cat /proc/cmdline
console=ttyS0,115200 mtdparts=spi_flash:1m(u-boot)ro,3m(kernel),-(rootfs)

至于linux系统的启动流程这边就不进行细说，可以参考另一篇文章“Linux start process”，这边说下Linux执行到最后要交给文件系统的部分。 Linux启动到后面会执行/init/main.c里面的kernel_init()函数，该函数最后几句就是调用文件系统的内容了，如下：

if (!try_to_run_init_process("/etc/preinit") ||
        !try_to_run_init_process("/sbin/init") ||
        !try_to_run_init_process("/etc/init") ||
        !try_to_run_init_process("/bin/init") ||
        !try_to_run_init_process("/bin/sh"))
        return 0;

可见下一步是要执行/etc/preinit脚本。

3.init=/etc/preinit

/etc/preinit的部分内容如下： (前面十几行就是初始化一些参数，这些参数在后面的hook函数里面用到，这边将其省略不贴出)

[ -z "$PREINIT" ] && exec /sbin/init

...

. /lib/functions.sh
. /lib/functions/preinit.sh
. /lib/functions/system.sh

boot_hook_init preinit_essential
boot_hook_init preinit_main
boot_hook_init failsafe
boot_hook_init initramfs
boot_hook_init preinit_mount_root

for pi_source_file in /lib/preinit/*; do
    . $pi_source_file
done

boot_run_hook preinit_essential

pi_mount_skip_next=false
pi_jffs2_mount_success=false
pi_failsafe_net_message=false

boot_run_hook preinit_main

对于不同版本的openwrt会发现其/etc/preinit脚本会有些不一样，openwrt15.05的/etc/preinit最上面会多了一句[ -z "$PREINIT" ] && exec /sbin/init，后面再说为什么，先往下分析流程。

. /lib/functions.sh
. /lib/functions/preinit.sh
. /lib/functions/system.sh

三个. /将其他三个脚本包含进去，因为下面的boot_hook_init函数就位于/lib/functions/preinit.sh中，内容如下：

boot_hook_init() {
    local hook="${1}_hook"
    export -n "PI_STACK_LIST=${PI_STACK_LIST:+$PI_STACK_LIST }$hook"
    export -n "$hook="
}

使用boot_hook_init函数对5个hook链进行初始化。对hook初始化后，执行下面语句

for pi_source_file in /lib/preinit/*; do
    . $pi_source_file
done

依次执行/lib/preinit/目录下的每个脚本，查看/lib/preinit/目录

/lib/preinit$ ls
02_default_set_state         10_indicate_preinit          70_initramfs_test
03_preinit_do_ramips.sh      10_sysinfo                   80_mount_root
04_handle_checksumming       30_failsafe_wait             99_10_failsafe_login
07_set_preinit_iface_ramips  40_run_failsafe_hook         99_10_run_init
10_indicate_failsafe         50_indicate_regular_preinit

里面的每个脚本都是调用boot_hook_add函数将链名加入对应的hook链中。 /lib/preinit/目录下的最后一个脚本是99_10_run_init，打开该脚本会发现新旧版本的openwrt里面会有些不同，如下：

新：
run_init() {
    preinit_ip_deconfig
}

boot_hook_add preinit_main run_init

旧：
run_init() {
    preinit_echo "- init -"
    preinit_ip_deconfig
    if [ "$pi_init_suppress_stderr" = "y" ]; then
    exec env - PATH=$pi_init_path $pi_init_env $pi_init_cmd 2>&0
    else
    exec env - PATH=$pi_init_path $pi_init_env $pi_init_cmd
    fi
}

boot_hook_add preinit_main run_init

可以发现旧的比新的openwrt多了一句执行语句，这就与上面旧的比新的openwrt少了一句[ -z "$PREINIT" ] && exec /sbin/init相呼应，只不过是执行/sbin/init的顺序前后改变罢了。当hook链准备好后，就调用boot_run_hook，进行运行。

boot_run_hook preinit_essential
boot_run_hook preinit_main

所以整个/etc/preinit的流程如下：

(其实/etc/preinit到底是要干嘛我也没理解，只能大概理解其执行流程)

4./sbin/init

/sbin/init也就是busybox的init进程，该进程对应的代码在busybox根目录下的init/init.c中，这边将其程序流程如下：

init进程会自动分析/etc/inittab这个文件，根据配置文件决定启动那些程序，所以该init进程是后续所有进行的发起者，接下来就查看inittab配置文件。

5./etc/inittab

inittab配置文件中的每一条都被看做是一个初始化活动，busybox中定义了8种初始化活动供inittab文件使用，对于inittab更具体的用法格式等，将在另一篇“Linux profile and inittab file”进行讲解，这边主要讲Openwrt的启动过程。查看/etc/inittab的内容：

::sysinit:/etc/init.d/rcS S boot
::shutdown:/etc/init.d/rcS K shutdown
ttyS0::askfirst:/bin/login
tty1::askfirst:/bin/ash --login

这边可以看到第一句sysinit后面接的是/etc/init.d/rcS脚本，所以下一步将执行rcS脚本。

6./etc/init.d/rcS

查看/etc/init.d/rcS：

#!/bin/sh
# Copyright (C) 2006 OpenWrt.org
run_scripts() {
    for i in /etc/rc.d/$1*; do
        [ -x $i ] && $i $2 2>&1
    done | $LOGGER
}

LOGGER="cat"
[ -x /usr/bin/logger ] && LOGGER="logger -s -p 6 -t sysinit"
if [ "$1" = "S" ]; then
    run_scripts "$1" "$2" &
else
    run_scripts "$1" "$2"
fi

最主要的一句就是run_scripts "$1" "$2"，运行/etc/rc.d/目录下所有以S开头的脚本。

7./etc/rc.d/S*

可以看到/etc/rc.d/目录下好多S开头的脚本。

/etc/rc.d$ ls
K50dropbear  K98boot        S10system  S19firewall  S50dropbear  S95done
K85odhcpd    K99umount      S11sysctl  S20network   S50telnet    S96led
K89log       S00sysfixtime  S12log     S35odhcpd    S50uhttpd    S98sysntpd
K90network   S10boot        S12rpcd    S50cron      S60dnsmasq

那这些脚本是哪边来的呢，细心的你可能会看到/etc/init.d/目录下的文件名称怎么都跟这个一样呢，就差前面几个字符。

/etc/init.d$ ls
boot  dnsmasq  dropbear  led  network  rpcd    sysfixtime  system  uhttpd
cron  done     firewall  log  odhcpd   sysctl  sysntpd     telnet  umount

随便打开一写脚本看下，如system里面有START=10，telnet里面有START=50，与etc/rc.d/目录下的前缀一样。 /etc/init.d/目录下的脚本第一句话都是#!/bin/sh /etc/rc.common，即为运行 /etc/rc.common x.sh parameters，所以是通过/etc/rc.common脚本，将init.d的脚本链接到/etc/rc.d目录下，并且根据这些脚本中的START和STOP的关键字，添加K${STOP}和S${START}的前缀。

enable() {
    name="$(basename "${initscript}")"
    disable
    [ -n "$START" -o -n "$STOP" ] || {
        echo "/etc/init.d/$name does not have a START or STOP value"
        return 1
    }
    [ "$START" ] && ln -s "../init.d/$name" "$IPKG_INSTROOT/etc/rc.d/S${START}${name##S[0-9][0-9]}"
    [ "$STOP"  ] && ln -s "../init.d/$name" "$IPKG_INSTROOT/etc/rc.d/K${STOP}${name##K[0-9][0-9]}"
}

这样根据/etc/rc.d/S*的顺序就行运行开机脚本，整个系统启动完成，如果我们想自己加入一些启动脚本也要按/etc/init.d/目录下脚本的规则进行编写，放在/etc/init.d/下，这个比较简单这边就不在讲解。 Openwrt start process的分析就到这边，有感悟时会持续会更新。

注：以上内容都是本人在学习过程积累的一些心得，难免会有参考到其他文章的一些知识，如有侵权，请及时通知我，我将及时删除或标注内容出处，如有错误之处也请指出，进行探讨学习。文章只是起一个引导作用，详细的数据解析内容还请查看Openwrt相关教程，感谢您的查阅。

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