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第7章-初始化程序.md

File metadata and controls

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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

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  • 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

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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

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  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__)
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__)
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)
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

/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

/dev/ttyn
/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。

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  • 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
/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.

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
/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)

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。
issue 内的各代码意义
本地端时间的日期;
/l 显示第几个终端机接口;
/m 显示硬件的等级 (i386/i486/i586/i686...);
/n 显示主机的网络名称;
/o 显示 domain name;
/r 操作系统的版本 (相当于 uname -r)
/t 显示本地端时间的时间;
/s 操作系统的名称;
/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。

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int vsprintf(char *buf, const char *fmt, va_list args)
{
	int len;
	int i;
	char * str;
	char *s;
	int *ip;

	int flags;		/* flags to number() */

	int field_width;	/* width of output field */
	int precision;		/* min. # of digits for integers; max
				   number of chars for from string */
	int qualifier;		/* 'h', 'l', or 'L' for integer fields */

	for (str=buf ; *fmt ; ++fmt) {
		if (*fmt != '%') {
			*str++ = *fmt;
			continue;
		}

		/* process flags */
		flags = 0;
		repeat:
			++fmt;		/* this also skips first '%' */
			switch (*fmt) {
				case '-': flags |= LEFT; goto repeat;
				case '+': flags |= PLUS; goto repeat;
				case ' ': flags |= SPACE; goto repeat;
				case '#': flags |= SPECIAL; goto repeat;
				case '0': flags |= ZEROPAD; goto repeat;
				}

		/* get field width */
		field_width = -1;
		if (is_digit(*fmt))
			field_width = skip_atoi(&fmt);
		else if (*fmt == '*') {
			/* it's the next argument */
			field_width = va_arg(args, int);
			if (field_width < 0) {
				field_width = -field_width;
				flags |= LEFT;
			}
		}

		/* get the precision */
		precision = -1;
		if (*fmt == '.') {
			++fmt;
			if (is_digit(*fmt))
				precision = skip_atoi(&fmt);
			else if (*fmt == '*') {
				/* it's the next argument */
				precision = va_arg(args, int);
			}
			if (precision < 0)
				precision = 0;
		}

		/* get the conversion qualifier */
		qualifier = -1;
		if (*fmt == 'h' || *fmt == 'l' || *fmt == 'L') {
			qualifier = *fmt;
			++fmt;
		}

		switch (*fmt) {
		case 'c':
			if (!(flags & LEFT))
				while (--field_width > 0)
					*str++ = ' ';
			*str++ = (unsigned char) va_arg(args, int);
			while (--field_width > 0)
				*str++ = ' ';
			break;

		case 's':
			s = va_arg(args, char *);
			len = strlen(s);
			if (precision < 0)
				precision = len;
			else if (len > precision)
				len = precision;

			if (!(flags & LEFT))
				while (len < field_width--)
					*str++ = ' ';
			for (i = 0; i < len; ++i)
				*str++ = *s++;
			while (len < field_width--)
				*str++ = ' ';
			break;

		case 'o':
			str = number(str, va_arg(args, unsigned long), 8,
				field_width, precision, flags);
			break;

		case 'p':
			if (field_width == -1) {
				field_width = 8;
				flags |= ZEROPAD;
			}
			str = number(str,
				(unsigned long) va_arg(args, void *), 16,
				field_width, precision, flags);
			break;

		case 'x':
			flags |= SMALL;
		case 'X':
			str = number(str, va_arg(args, unsigned long), 16,
				field_width, precision, flags);
			break;

		case 'd':
		case 'i':
			flags |= SIGN;
		case 'u':
			str = number(str, va_arg(args, unsigned long), 10,
				field_width, precision, flags);
			break;

		case 'n':
			ip = va_arg(args, int *);
			*ip = (str - buf);
			break;

		default:
			if (*fmt != '%')
				*str++ = '%';
			if (*fmt)
				*str++ = *fmt;
			else
				--fmt;
			break;
		}
	}
	*str = '\0';
	return str-buf;
}

  • 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

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参考链接

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

总结