第7章-初始化程序

main.c程序

  • 初始化阶段
    • 首先如何分配使用系统物理内存
    • 调用内核各个部分的初始化函数分别对内存管理、中断处理、块设备、字符设备、进程管理以及硬盘和软盘等硬件进行初始化
    • 在完成这些初始化后，系统各部分以及处于可运行状态。
    • 程序手动移到进程0运行
    • 进程0调用fork()创建init进程

1528847185838.png

  • init功能分为四个部分
    • 安装根文件系统
    • 显示系统信息
    • 运行系统初始资源配置rc中的命令
    • 执行登录shell程序

环境初始化工作

1528858360346.png

1528858957294.png

getty历史

  • getty(get teletype writer)，取得电传打字机。
  • 终端是一种字符型设备，它有多种类型，通常使用tty来简称各种类型的终端设备。tty是Teletype的缩写。Teletype是最早出现的一种终端设备，很象电传打字机，是由Teletype公司生产的。在Linux系统的设备特殊文件目录/dev/下

1531103410426.png

  1. 串口端口终端（/dev/ttySn）
  2. 控制终端（/dev/tty）
  3. 伪终端（/dev/pty/）
  4. 控制台终端（/dev/ttyn, /dev/console）
  5. 虚拟终端（/dev/pts/n）
  • tty(终端设备的统称)
    1. tty一词源于teletypes，或者teletypewriters，原来指的是电传打字机，是通过串行线用打印机键盘通过阅读和发送信息的东西，后来这东西被键盘与显示器取代，所以现在叫终端比较合适。终端是一种字符型设备，它有多种类型，通常使用tty来简称各种类型的终端设备。
  • pty（虚拟终端pseudo-terminal)
    1. 但是如果我们远程telnet到主机或使用xterm时不也需要一个终端交互么？是的，这就是虚拟终端pty(pseudo-tty)
  • pts/ptmx(pts/ptmx结合使用，进而实现pty)
    1. pts(pseudo-terminal slave)是pty的实现方法，与ptmx(pseudo-terminal master)配合使用实现pty。

控制终端

  1. /dev/tty
  • 如果当前进程有控制终端（Controlling Terminal）的话，那么/dev/tty就是当前进程的控制终端的设备特殊文件。
  • 可以使用命令”ps –ax”来查看进程与哪个控制终端相连。对于你登录的shell，/dev/tty就是你使用的终端，设备号是（5,0）。
  • 使用命令 ”tty”可以查看它具体对应哪个实际终端设备。/dev/tty有些类似于到实际所使用终端设备的一个联接。

控制台终端

  1. /dev/ttyn
  2. /dev/console
  • 在UNIX系统中，计算机显示器通常被称为控制台终端（Console）。它仿真了类型为Linux的一种终端（TERM=Linux），并且有一些设备特殊文件与之相关联：tty0、tty1、tty2等。
  • 当你在控制台上登录时，使用的是tty1。使用Alt+[F1—F6]组合键时，我们就可以切换到tty2、tty3等上面去。
  • tty1 –tty6等称为虚拟终端，而tty0则是当前所使用虚拟终端的一个别名，系统所产生的信息会发送到该终端上。
  • 因此不管当前正在使用哪个虚拟终端，系统信息都会发送到控制台终端上。
  • 你可以登录到不同的虚拟终端上去，因而可以让系统同时有几个不同的会话期存在。
  • 只有系统或超级用户root可以向/dev/tty0进行写操作，

伪终端（/dev/pty/）

  • 伪终端（Pseudo Terminal）是成对的逻辑终端设备，例如/dev/ptyp3和/dev/ttyp3（或着在设备文件系统中分别是 /dev/pty/m3和/dev/pty/s3）。
  • 它们与实际物理设备并不直接相关。如果一个程序把ttyp3看作是一个串行端口设备，则它对该端口的读/写操作会反映在该逻辑终端设备对的另一个上面（ttyp3）, 而ttyp3则是另一个程序用于读写操作的逻辑设备。这样，两个程序就可以通过这种逻辑设备进行互相交流，而其中一个使用ttyp3的程序则认为自己正在与一个串行端口进行通信。这很象是逻辑设备对之间的管道操作。
  • 对于ttyp3（s3），任何设计成使用一个串行端口设备的程序都可以使用该逻辑设备。但对于使用ptyp3的程序，则需要专门设计来使用ptyp3（m3）逻辑设备。
  • 例如，如果某人在网上使用telnet程序连接到你的计算机上，则telnet程序就可能会开始连接到设备ptyp2（m2）上（一个伪终端端口上）。此时一个getty程序就应该运行在对应的ttyp2（s2）端口上。当telnet从远端获取了一个字符时，该字符就会通过m2、s2传递给 getty程序，而getty程序就会通过s2、m2和telnet程序往网络上返回”login:”字符串信息。这样，登录程序与telnet程序就通过“伪终端”进行通信。通过使用适当的软件，就可以把两个甚至多个伪终端设备连接到同一个物理串行端口上。

1531183515391.png

  • 可见在重定向/dev/ptmx的时候在/dev/pts目录下多了个设备节点11，而当上面这个shell结束的时候再次ls /dev/pts目录，设备节点11又消失了。每open /dev/ptmx就会得到一个新的文件描述符，并且在/dev/pts/目录下生成一个与这个文件描述符对应的新的设备节点

串行端口终端（/dev/ttySn）

  • 串行端口终端（Serial Port Terminal）是使用计算机串行端口连接的终端设备。
  • 计算机把每个串行端口都看作是一个字符设备。有段时间这些串行端口设备通常被称为终端设备，因为那时它的最大用途就是用来连接终端。
  • 这些串行端口所对应的设备名称是/dev/tts/0（或/dev /ttyS0）、/dev/tts/1（或/dev/ttyS1）等，设备号分别是（4,0）、（4,1）等，分别对应于DOS系统下的COM1、 COM2等。
  • 若要向一个端口发送数据，可以在命令行上把标准输出重定向到这些特殊文件名上即可。例如，在命令行提示符下键入如下命令，会把单词”test”发送到连接在ttyS1（COM2）端口的设备上。

　　echo test > /dev/ttyS1 　　

/etc/issue和/etc/motd的问题

  • /etc/motd
  1. /etc/motd即messageoftoday（布告栏信息）,每次用户登录时,/etc/motd文件的内容会显示在用户的终端.系统管理员可以在文件中编辑系统活动消息,例如：管理员通知用户系统何时进行软件或硬件的升级、何时进行系统维护等.如果shell支持中文,还可以使用中文,这样看起来更易于了解.
  3. 注：window操作系统也有相关的功能，有的公司员工的工作机是统一管理，用的是windows ，当员工早上来登入工作机可能看到一些如提示信息，/etc/motd实现的作用跟它差不多。
  • /etc/issue
  1. /etc/issue文件的使用方法与/etc/motd文件相差不大,它们的主要区别在于：当一个网络用户或通过串口登录系统上时,/etc/issue的文件内容显示在login提示符之前,而/etc/motd内容显示在用户成功登录系统之后.（我们在用ctrl+alt+f1~f7登录到终端tty1~tty6时，会显示提示符字符串，这些字符串就是写在/etc/issue下，可以用vi /etc/issue打开看）
  3. 还有一个/etc/issue.net文件，它提供给telnet远程登录程序使用的。默认情况下/etc/issue文件和/etc/issue.net内容一样，如需要，可根据自己需要修改。
  1. issue 内的各代码意义
  2. 本地端时间的日期；
  3. /l 显示第几个终端机接口；
  4. /m 显示硬件的等级 (i386/i486/i586/i686...)；
  5. /n 显示主机的网络名称；
  6. /o 显示 domain name；
  7. /r 操作系统的版本 (相当于 uname -r)
  8. /t 显示本地端时间的时间；
  9. /s 操作系统的名称；
  10. /v 操作系统的版本.

printf系列可变参数本质

  • 首先剧透，printf = vsprintf + write。
    • vsprintf进行字符串格式化
    • write写到终端
  • 这里还需要编译器配合，本质上是编译器帮忙搞了一波内建功能buildin。虽然说参数可变，但是你编译的时候，参数四不四已经固定了？因为格式化字符串的内容和参数列表不可能在运行的时候改变的哦，这个要分清。就好像万精油一样，不管什么输出都可以用它，但是前提是，必须在编译之前用，编译后就固定了。这点其实就是泛型
  • 本质上是编译器帮忙处理，识别了传递的参数个数啊，参数类型啊，然后帮忙字节对齐访问参数。之所以可变，全都是编译器累死累活帮忙。

1531124177671.png

1531124211600.png

1531124319812.png

  1. int vsprintf(char *buf, const char *fmt, va_list args)
  2. {
  3.     int len;
  4.     int i;
  5.     char * str;
  6.     char *s;
  7.     int *ip;
  9.     int flags;        /* flags to number() */
  11.     int field_width;    /* width of output field */
  12.     int precision;        /* min. # of digits for integers; max
  13.                    number of chars for from string */
  14.     int qualifier;        /* 'h', 'l', or 'L' for integer fields */
  16.     for (str=buf ; *fmt ; ++fmt) {
  17.         if (*fmt != '%') {
  18.             *str++ = *fmt;
  19.             continue;
  20.         }
  22.         /* process flags */
  23.         flags = 0;
  24.         repeat:
  25.             ++fmt;        /* this also skips first '%' */
  26.             switch (*fmt) {
  27.                 case '-': flags |= LEFT; goto repeat;
  28.                 case '+': flags |= PLUS; goto repeat;
  29.                 case ' ': flags |= SPACE; goto repeat;
  30.                 case '#': flags |= SPECIAL; goto repeat;
  31.                 case '0': flags |= ZEROPAD; goto repeat;
  32.                 }
  34.         /* get field width */
  35.         field_width = -1;
  36.         if (is_digit(*fmt))
  37.             field_width = skip_atoi(&fmt);
  38.         else if (*fmt == '*') {
  39.             /* it's the next argument */
  40.             field_width = va_arg(args, int);
  41.             if (field_width < 0) {
  42.                 field_width = -field_width;
  43.                 flags |= LEFT;
  44.             }
  45.         }
  47.         /* get the precision */
  48.         precision = -1;
  49.         if (*fmt == '.') {
  50.             ++fmt;
  51.             if (is_digit(*fmt))
  52.                 precision = skip_atoi(&fmt);
  53.             else if (*fmt == '*') {
  54.                 /* it's the next argument */
  55.                 precision = va_arg(args, int);
  56.             }
  57.             if (precision < 0)
  58.                 precision = 0;
  59.         }
  61.         /* get the conversion qualifier */
  62.         qualifier = -1;
  63.         if (*fmt == 'h' || *fmt == 'l' || *fmt == 'L') {
  64.             qualifier = *fmt;
  65.             ++fmt;
  66.         }
  68.         switch (*fmt) {
  69.         case 'c':
  70.             if (!(flags & LEFT))
  71.                 while (--field_width > 0)
  72.                     *str++ = ' ';
  73.             *str++ = (unsigned char) va_arg(args, int);
  74.             while (--field_width > 0)
  75.                 *str++ = ' ';
  76.             break;
  78.         case 's':
  79.             s = va_arg(args, char *);
  80.             len = strlen(s);
  81.             if (precision < 0)
  82.                 precision = len;
  83.             else if (len > precision)
  84.                 len = precision;
  86.             if (!(flags & LEFT))
  87.                 while (len < field_width--)
  88.                     *str++ = ' ';
  89.             for (i = 0; i < len; ++i)
  90.                 *str++ = *s++;
  91.             while (len < field_width--)
  92.                 *str++ = ' ';
  93.             break;
  95.         case 'o':
  96.             str = number(str, va_arg(args, unsigned long), 8,
  97.                 field_width, precision, flags);
  98.             break;
  100.         case 'p':
  101.             if (field_width == -1) {
  102.                 field_width = 8;
  103.                 flags |= ZEROPAD;
  104.             }
  105.             str = number(str,
  106.                 (unsigned long) va_arg(args, void *), 16,
  107.                 field_width, precision, flags);
  108.             break;
  110.         case 'x':
  111.             flags |= SMALL;
  112.         case 'X':
  113.             str = number(str, va_arg(args, unsigned long), 16,
  114.                 field_width, precision, flags);
  115.             break;
  117.         case 'd':
  118.         case 'i':
  119.             flags |= SIGN;
  120.         case 'u':
  121.             str = number(str, va_arg(args, unsigned long), 10,
  122.                 field_width, precision, flags);
  123.             break;
  125.         case 'n':
  126.             ip = va_arg(args, int *);
  127.             *ip = (str - buf);
  128.             break;
  130.         default:
  131.             if (*fmt != '%')
  132.                 *str++ = '%';
  133.             if (*fmt)
  134.                 *str++ = *fmt;
  135.             else
  136.                 --fmt;
  137.             break;
  138.         }
  139.     }
  140.     *str = '\0';
  141.     return str-buf;
  142. }
  • 参考一波博客文章，例子很简单，上面的函数实现比较实用，所以长的一笔

1531126205752.png

1531126225791.png

1531126245021.png

1531126275194.png

参考链接

https://www.cnblogs.com/cpoint/p/3368993.html

总结