linux內(nèi)核中init進(jìn)程是什么

一、init進(jìn)程完成了從內(nèi)核態(tài)向用戶態(tài)的轉(zhuǎn)變：

1、一個(gè)進(jìn)程2種狀態(tài)：

這里所說的一個(gè)進(jìn)程兩種狀態(tài)，說的是進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換；首先在介紹這種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換之前，我們來了解一下什么是init進(jìn)程，它其實(shí)是linux系統(tǒng)在啟動(dòng)后運(yùn)行的第一個(gè)進(jìn)程（這里關(guān)于進(jìn)程的學(xué)習(xí)，可以去看我之前分享的linux應(yīng)用編程專輯，有很詳細(xì)的介紹）；而init進(jìn)程剛開始運(yùn)行的時(shí)候是內(nèi)核態(tài)，它屬于一個(gè)內(nèi)核線程，然后他自己運(yùn)行了一個(gè)用戶態(tài)下面的程序后把自己強(qiáng)行轉(zhuǎn)成了用戶態(tài)。因?yàn)閕nit進(jìn)程自身完成了從內(nèi)核態(tài)到用戶態(tài)的過度，因此后續(xù)的其他進(jìn)程都可以工作在用戶態(tài)下面了。

2、內(nèi)核態(tài)下做了什么？

內(nèi)核狀態(tài)下重點(diǎn)就做了一件事情，就是掛載根文件系統(tǒng)并試圖找到用戶態(tài)下的那個(gè)init程序。init進(jìn)程要把自己轉(zhuǎn)成用戶態(tài)就必須運(yùn)行一個(gè)用戶態(tài)的應(yīng)用程序（這個(gè)應(yīng)用程序名字一般也叫init），要運(yùn)行這個(gè)應(yīng)用程序就必須得找到這個(gè)應(yīng)用程序，要找到它就必須得掛載根文件系統(tǒng)，因?yàn)樗械膽?yīng)用程序都在文件系統(tǒng)中。內(nèi)核源代碼中的所有函數(shù)都是內(nèi)核態(tài)下面的，執(zhí)行任何一個(gè)都不能脫離內(nèi)核態(tài)。應(yīng)用程序必須不屬于內(nèi)核源代碼，這樣才能保證自己是用戶態(tài)。也就是說我們這里執(zhí)行的這個(gè)init程序和內(nèi)核不在一起，他是另外提供的。提供這個(gè)init程序的那個(gè)人就是根文件系統(tǒng)。

打個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋扔?，比如大家都知道的建房子，在這之前，你必須打好地基，打好了地基之后，你才能開始動(dòng)工在地基上砌磚頭了，也就是各種操作了。

3、用戶態(tài)下做了什么？

init進(jìn)程大部分有意義的工作都是在用戶態(tài)下進(jìn)行的。init進(jìn)程對我們操作系統(tǒng)的意義在于：其他所有的用戶進(jìn)程都直接或者間接派生自init進(jìn)程。

4、如何從內(nèi)核態(tài)跳躍到用戶態(tài)？還能回來不？

init進(jìn)程在內(nèi)核態(tài)下面時(shí)，通過一個(gè)函數(shù)kernel_execve來執(zhí)行一個(gè)用戶空間編譯連接的應(yīng)用程序就跳躍到用戶態(tài)了。注意這個(gè)跳躍過程中進(jìn)程號是沒有改變的，所以一直是進(jìn)程1.這個(gè)跳躍過程是單向的，也就是說一旦執(zhí)行了init程序轉(zhuǎn)到了用戶態(tài)下整個(gè)操作系統(tǒng)就算真正的運(yùn)轉(zhuǎn)起來了，以后只能在用戶態(tài)下工作了，用戶態(tài)下想要進(jìn)入內(nèi)核態(tài)只有走API這一條路了。這就是大家經(jīng)?？床僮飨到y(tǒng)大致框架都是這樣描述的:

上層：表示我們的應(yīng)用程序，在linux里面我們會有相應(yīng)的api（或者自己寫的）

中間層：就是我們的內(nèi)核了，也就是操作系統(tǒng)了

底層：就是實(shí)實(shí)在在的硬件電路（當(dāng)然在os和硬件之間有一個(gè)啟動(dòng)程序，也就是我們常說的uboot）。

具體kernel_execve函數(shù)如下（這里贊不分析，暫時(shí)讓大家理性的感受一下第一次看linux內(nèi)核代碼的感受，這里主要面向第一次接觸linux代碼的小伙伴哦。）：

int kernel_execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[])
{
	struct pt_regs regs;
	int ret;

	memset(&regs, 0, sizeof(struct pt_regs));
	ret = do_execve((char *)filename, (char __user * __user *)argv,
			(char __user * __user *)envp, &regs);
	if (ret < 0)
		goto out;

	/*
	 * Save argc to the register structure for userspace.
	 */
	regs.ARM_r0 = ret;

	/*
	 * We were successful.  We won't be returning to our caller, but
	 * instead to user space by manipulating the kernel stack.
	 */
	asm(	"add	r0, %0, %1\n\t"
		"mov	r1, %2\n\t"
		"mov	r2, %3\n\t"
		"bl	memmove\n\t"	/* copy regs to top of stack */
		"mov	r8, #0\n\t"	/* not a syscall */
		"mov	r9, %0\n\t"	/* thread structure */
		"mov	sp, r0\n\t"	/* reposition stack pointer */
		"b	ret_to_user"
		:
		: "r" (current_thread_info()),
		  "Ir" (THREAD_START_SP - sizeof(regs)),
		  "r" (&regs),
		  "Ir" (sizeof(regs))
		: "r0", "r1", "r2", "r3", "ip", "lr", "memory");

 out:
	return ret;
}

二、init進(jìn)程構(gòu)建了用戶交互界面：

在上面也說了，在init進(jìn)程切換到用戶狀態(tài)后，以后對操作系統(tǒng)操作的話就能只能在用戶狀態(tài)下操作了，而這各種操作也就是我們的進(jìn)程操作了，和windows里面的實(shí)際應(yīng)用程序一樣，一個(gè)程序就是一個(gè)進(jìn)程，比如我們在windows任務(wù)管理器里面就可以看到如下圖所示：

   

在我們linux系統(tǒng)里面的話，在init進(jìn)程轉(zhuǎn)換為用戶狀態(tài)下后，后面有一些我們比較熟悉的進(jìn)程操作：login進(jìn)程、命令行進(jìn)程、shell進(jìn)程（shell，我們都很熟悉，人機(jī)交互圖像話界面），并且shell進(jìn)程又會啟動(dòng)了其他用戶進(jìn)程；然后在命令行和shell進(jìn)程一旦工作了，用戶就可以在命令行下通過./xx的方式來執(zhí)行其他應(yīng)用程序，每一個(gè)應(yīng)用程序的運(yùn)行就是一個(gè)進(jìn)程。