Linux Command Line 详细解析

全局变量 

有关内核参数的全局变量一共有三个，分别是command_line，default_command_line和saved_command_line，这三个变量都定义在同一个文件即arch/arm/kernel/子目录下的setup.c文件中： 
static char command_line[COMMAND_LINE_SIZE]; 
//用于存放setup_arch()分析后的内核参数 
//指向它的指针将被返回给start_kernel() 
char saved_command_line[COMMAND_LINE_SIZE]; 
//存放setup_arch()解析前的完整的内核参数，供 
//start_kernel()打印 
static char default_command_line[COMMAND_LINE_SIZE] __initdata = CONFIG_CMDLINE; 
//存放缺省的内核参数，如果没有machine-dep 
//的代码更改内核参数，它将作为完整的未经解 
//析参数供解析 

解析过程 
内核参数的解析一共有两处，一处是setup_arch()->parse_cmdline()用于解析内核参数中关于内存的部分，另外一处是start_kernel()->parse_option()用于解析其余部分，下面分析一下内核解析内核参数的全过程 

start_kernel()中对内核参数的解析 
内核参数的解析在start_kernel()中完成（我是指在start_kernel()之前没有对内核参数做处理，当然某些特定的板子除外），下面是其中涉及到内核参数的变量和操作 
asmlinkage void __init start_kernel(void) 
{ 
char * command_line; //定义了一个内核参数的指针变量 
extern char saved_command_line[]; //声明对saved_command_line的引用 
… 
setup_arch(&command_line); 
//将该变量的指针传进setup_arch()用以获得内核参数 
//并在setup_arch()中对内核参数做体系结构相关的处理 
printk("Kernel command line: %s ", saved_command_line); 
//打印完整的内核参数 
… 
parse_options(command_line); //对内核参数做体系结构无关的处理 
… 
} 

setup_arch()对内核参数的解析 
setup_arch()函数是体系结构相关的内核初始化过程，这其中对内核参数有涉及的变量和操作如下 
void __init setup_arch(char **cmdline_p) 
{ 
char *from = default_command_line; 
//定义了一个指向default_command_line的指针 
… 
//这里可能存在一些对from操作的machine-dep的函数 
… 
memcpy(saved_command_line, from, COMMAND_LINE_SIZE); 
//这时的from所指向的就是完整待解析的内核参数，将它复 
//制到saved_command_line中去（以供start_kernel()打印） 
//之所以不直接使用default_command_line是因为在此之前 
//有可能定义一些具体板子相关的对from的操作 
saved_command_line[COMMAND_LINE_SIZE-1] = ''; 
//最后一位置为NULL 
parse_cmdline(&meminfo, cmdline_p, from); 
//调用parse_cmdline处理from指向的内核参数中关于内存的//部分 
} 

parse_cmdline对内核参数的解析 
parse_cmdline做了三件事，首先它解析了from所指向的完整的内核参数，中关于内存的部分，其次它将没有解析的部分复制到command_line中，最后它将start_kernel()传进来的内核参数指针指向command_line 
内核参数中的“mem=xxxM@xxx”将会被parse_cmdline解析，并根据结果设置meminfo，而其余部分则被复制到command_line中 

处理模型

Linux kernel 的启动包括很多组件的初始化和相关配置，这些配置参数一般是通过command line 进行配置的。在进行后续分析之前，先来理解一下command line 的处理模型：

要处理的对象是一个字符串，其中包含了各种配置信息，通常各个配置之间通过空格进行分离，每个配置的表达形式是如：param=value1,value2或者很简单就是一个rw 。

那么kernel 就需要提供对这些参数进行处理的处理函数列表。根据参数的作用以及执行期的先后不同，这些处理函数被定义到不同的段中。针对每一个参数，Kernel 都会到相应的段中查找相应的处理函数，最终进行各个组件的配置。

1 配置格式

常见的配置格式如：

console=ttySAC0,115200 root=nfs nfsroot=192.168.1.9:/source/rootfs initrd=0x10800000,0x14af47

2 配置方式

2.1 Bootloader动态配置

由bootloader 进行参数配置，command line 将做为atag_list 的一个节点传递到Kernel。

2.2 Kernel 静态配置

通过make menuconfig 进行配置：运行后配置boot options->Default kernel command string 。该配置将被静态编译到Kernel中，通过变量default_command_line 访问。

3  解析配置

3.1 相关定义

根据执行的先后顺序，可以将处理函数分为三个大类，他们分别存在于下面三个段中（参考top/arch/arm/kernel/vmlinux.lds ）:

__setup_start = .; *(.init.setup) __setup_end = .;

__early_begin = .; *(.early_param.init) __early_end = .;

__start___param = .; *(__param) __stop___param = .;

这三个段内存储的不是参数，而是command line 参数所需要的处理函数。

3.1.1 .early_param.init段

“.early_param.init ” 所定义的处理相对靠前一些，它所处理的参数例如：initrd= ，cachepolicy= ，nocache， nowb ， ecc= ， vmalloc= ，mem= ，等等。

这些处理函数是通过__early_param宏来定义的，例如：

static void __init early_initrd(char **p)
{ …… }
__early_param("initrd=", early_initrd);

对于宏__early_param，可以在top/arch/arm/include/asm/Setup.h 中找到如下定义：

struct early_params {
    const char *arg;
    void (*fn)(char **p);
};
#define __early_param(name,fn)
static struct early_params __early_##fn __used
__attribute__((__section__(".early_param.init"))) = { name, fn }

3.1.2 .init.setup段

“.init.setup ”定义的处理则要靠后一些，它所处理的参数例如：nfsroot= ， ip= ，等等。

这些处理函数是通过__setup宏来定义的，例如：

static int __init nfs_root_setup(char *line)
{ …… }
__setup("nfsroot=", nfs_root_setup);

对于宏__setup，可以在top/include/linux/Init.h 中看到：

#define __setup_param(str, unique_id, fn, early)
    static char __setup_str_##unique_id[] __initdata __aligned(1) = str;
    static struct obs_kernel_param __setup_##unique_id
           __used __section(.init.setup)
           __attribute__((aligned((sizeof(long)))))
           = { __setup_str_##unique_id, fn, early }

#define __setup(str, fn)
    __setup_param(str, fn, fn, 0)

/* NOTE: fn is as per module_param, not __setup! Emits warning if fn
* returns non-zero. */
#define early_param(str, fn)
    __setup_param(str, fn, fn, 1)

注意看的话，可以看到还有一个宏early_param，它与宏__setup的定义相似，只不过最后一个宏参数是1 而不是0 。1表示需要提前处理的参数。

3.1.3 __param段

这个段中保存的是build-in 类型module 的配置参数。该宏直接用来修饰需要的变量。

3.2  解析

3.2.1 相关变量

相关的变量包括：

default_command_line：

保存memuconfig 配置的参数，如果bootloader 传入了命令行参数，那么这个新的配置将被更新到该变量中。

boot_command_line：

存在于.init.data 段。最初是default_command_line 的拷贝。

command_line：

存在于.init.data 段。在parse_cmdline() 中被赋值，数据来源是default_command_line 。

saved_command_line：

用于保存没有处理过的命令行参数，是boot_caommand_line 的拷贝。

static_command_line：

是command_line 的拷贝。

3.2.2 主要函数

函数名称：parse_cmdline()

操作数据：default_command_line。

函数列表： .early_param.init 段（在__early_begin 和__early_end 之间）。

函数功能： 依据函数列表对default_command_line 中的参数进行处理。

函数名称：parse_early_param()

操作数据：boot_command_line。

函数列表： .init.setup 段中（__setup_start 和__setup_end 之间），主要是通过宏early_param定义的部分。

函数功能： 依据函数列表对boot_command_line 中的参数进行处理。

注意parse_one() 的第四个入参是0 ，而且第五个参数是NULL 。这里没有给出参数队列，不会对boot_command_line的每个参数在参数队列中进行对比查找，而是直接在do_early_param() 中进行条件判断，如果满足下面的条件，那么对该参数进行对应的操作：

if ((p->early && strcmp(param, p->str) == 0) ||
                  (strcmp(param, "console") == 0 &&
                   strcmp(p->str, "earlycon") == 0)
              )

函数名称：parse_args()

操作数据：static_command_line。

函数列表： __param 段（__start___param 和__stop___param 之间）。

函数功能： 该操作将依据函数列表，对static_command_line 中的参数进行相应的操作。这个操作在parse_one() 的第一部分代码完成：

for (i = 0; i < num_params; i++) {
          if (parameq(param, params[i].name)) {
                 DEBUGP("They are equal! Calling %p ",
                        params[i].set);
                 return params[i].set(val, &params[i]);
          }
   }

接下来对于不被这个列表所支持的参数，将在unknown_bootoption() 中进行处理。在unknown_bootoption() 中主要是obsolete_checksetup()的操作。

函数名称：obsolete_checksetup()

操作数据：static_command_line。

函数列表： .init.setup 段中（__setup_start 和__setup_end 之间），主要是通过宏__setup定义的部分。

函数功能： 该操作将依据函数列表，对static_command_line 中的参数进行相应的操作。如果是在parse_early_param() 中已经处理的操作，那么这里不再处理；如果是查找到的条目中没有操作函数，那么这表示是过时的数据定义（有些早期的代码，没有定义这个函数）；如果不是以上两种情形，那么利用找到的函数对参数进行处理。

3.2.3图示