운영체제 기본/Linux/x86-64/BIOS 부팅/루트 파일시스템과 init 선택: 두 판 사이의 차이
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== init 실행을 위한 루트 파일시스템 준비 == | == init 실행을 위한 루트 파일시스템 준비 == | ||
실행 파일을 열려면 경로 탐색을 시작할 루트 파일시스템이 필요하다. VFS는 루트에서 각 디렉터리 이름을 해석해 inode를 찾고 파일 연산에 연결한다. 경로와 마운트, 열린 파일 객체의 관계는 [[운영체제 기본/ | 실행 파일을 열려면 경로 탐색을 시작할 루트 파일시스템이 필요하다. VFS는 루트에서 각 디렉터리 이름을 해석해 inode를 찾고 파일 연산에 연결한다. 경로와 마운트, 열린 파일 객체의 관계는 [[운영체제 기본/Linux/파일시스템/VFS와 파일 객체#경로 탐색과 파일 객체|VFS와 파일 객체]]를 참고한다. 초기에는 rootfs가 있고, initramfs 아카이브의 파일들이 여기에 풀린다. <code>init/initramfs.c</code>의 <code>populate_rootfs()</code>는 비동기 작업을 등록하며, 그 작업이 내장 아카이브와 조건에 따라 외부 이미지를 푼다. <code>wait_for_initramfs()</code>는 이 작업이 끝나기 전에 init 파일에 접근하는 일을 막는다.<ref name="ramfs">[https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/init/initramfs.c?h=v6.12 v6.12 init/initramfs.c], populate_rootfs, do_populate_rootfs, wait_for_initramfs.</ref> | ||
초기 rootfs의 실행 후보(기본 <code>/init</code>)가 실행 접근 사전 검사를 통과하면 루트 장치를 찾고 마운트하는 처리를 초기 사용자 공간에 맡기는 경로로 간다. 이 검사에 실패하면 커널의 <code>prepare_namespace()</code> 경로가 장치 탐색을 기다리고 루트 장치를 해석해 마운트한다. 어느 경로를 택했는지에 따라 이후 실행 파일을 찾는 루트도 달라진다.<ref name="main">[https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/init/main.c?h=v6.12 v6.12 init/main.c], kernel_init_freeable, kernel_init.</ref><ref>[https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/init/do_mounts.c?h=v6.12 v6.12 init/do_mounts.c], prepare_namespace.</ref> | 초기 rootfs의 실행 후보(기본 <code>/init</code>)가 실행 접근 사전 검사를 통과하면 루트 장치를 찾고 마운트하는 처리를 초기 사용자 공간에 맡기는 경로로 간다. 이 검사에 실패하면 커널의 <code>prepare_namespace()</code> 경로가 장치 탐색을 기다리고 루트 장치를 해석해 마운트한다. 어느 경로를 택했는지에 따라 이후 실행 파일을 찾는 루트도 달라진다.<ref name="main">[https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/init/main.c?h=v6.12 v6.12 init/main.c], kernel_init_freeable, kernel_init.</ref><ref>[https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/init/do_mounts.c?h=v6.12 v6.12 init/do_mounts.c], prepare_namespace.</ref> | ||
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부팅 중 PID 1은 아직 사용자 프로그램을 실행한 적이 없으므로, 사용자 코드가 <code>execve()</code> 시스템 콜을 호출하는 방식으로 첫 프로그램을 시작할 수 없다. 커널의 <code>kernel_init()</code>에서 <code>run_init_process()</code>가 선택한 경로와 인자, 환경을 <code>kernel_execve()</code>에 전달한다.<ref name="main"/> | 부팅 중 PID 1은 아직 사용자 프로그램을 실행한 적이 없으므로, 사용자 코드가 <code>execve()</code> 시스템 콜을 호출하는 방식으로 첫 프로그램을 시작할 수 없다. 커널의 <code>kernel_init()</code>에서 <code>run_init_process()</code>가 선택한 경로와 인자, 환경을 <code>kernel_execve()</code>에 전달한다.<ref name="main"/> | ||
<code>kernel_execve()</code>는 커널에 있는 인수 문자열을 복사한다는 차이가 있지만, <code>bprm_execve()</code>에서 일반 실행 경로와 합쳐져 같은 binfmt 핸들러와 ELF 로더를 사용한다. 파일 형식 판별, ELF 세그먼트 매핑, 초기 스택과 사용자 레지스터 준비의 공통 원리는 [[운영체제 기본/ | <code>kernel_execve()</code>는 커널에 있는 인수 문자열을 복사한다는 차이가 있지만, <code>bprm_execve()</code>에서 일반 실행 경로와 합쳐져 같은 binfmt 핸들러와 ELF 로더를 사용한다. 파일 형식 판별, ELF 세그먼트 매핑, 초기 스택과 사용자 레지스터 준비의 공통 원리는 [[운영체제 기본/Linux/ELF 로딩|Linux의 ELF 로딩]]에서 설명한다.<ref name="exec">[https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/fs/exec.c?h=v6.12 Linux v6.12, fs/exec.c], <code>kernel_execve()</code>, <code>bprm_execve()</code>.</ref> | ||
PID 1은 그대로 유지되고 실행 이미지가 준비된다. 앞서 [[운영체제 기본/x86-64 Linux의 BIOS 부팅/PID 1 생성|PID 1 생성]]에서 만든 태스크가 이제 첫 사용자 프로그램을 실행할 주소 공간과 스택, 레지스터 상태를 갖게 되는 것이다. | PID 1은 그대로 유지되고 실행 이미지가 준비된다. 앞서 [[운영체제 기본/x86-64 Linux의 BIOS 부팅/PID 1 생성|PID 1 생성]]에서 만든 태스크가 이제 첫 사용자 프로그램을 실행할 주소 공간과 스택, 레지스터 상태를 갖게 되는 것이다. | ||
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비교하면, RISC-V RV64의 첫 사용자 진입에서는 어셈블리 <code>ret_from_fork</code>가 <code>kernel_init()</code>을 호출하고, 반환 뒤 <code>syscall_exit_to_user_mode()</code>를 거쳐 <code>ret_from_exception</code>으로 이어진다. 저장된 상태를 복원한 뒤 <code>sret</code>로 사용자 모드에 진입한다. 이는 x86 BIOS 부팅 경로와 구별되는 RV64의 사용자 진입 방식이다.<ref name="rv-return">[https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/arch/riscv/kernel/entry.S?h=v6.12 Linux v6.12, arch/riscv/kernel/entry.S], <code>ret_from_fork</code>, <code>ret_from_exception</code>.</ref> | 비교하면, RISC-V RV64의 첫 사용자 진입에서는 어셈블리 <code>ret_from_fork</code>가 <code>kernel_init()</code>을 호출하고, 반환 뒤 <code>syscall_exit_to_user_mode()</code>를 거쳐 <code>ret_from_exception</code>으로 이어진다. 저장된 상태를 복원한 뒤 <code>sret</code>로 사용자 모드에 진입한다. 이는 x86 BIOS 부팅 경로와 구별되는 RV64의 사용자 진입 방식이다.<ref name="rv-return">[https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/arch/riscv/kernel/entry.S?h=v6.12 Linux v6.12, arch/riscv/kernel/entry.S], <code>ret_from_fork</code>, <code>ret_from_exception</code>.</ref> | ||
커널이 C 함수 호출처럼 init의 <code>main()</code>을 부르는 것은 아니다. 새 실행 이미지와 사용자 상태를 준비한 뒤 그 상태로 사용자 모드에 진입한다. 두 아키텍처의 레지스터 준비와 복귀 명령의 공통 비교는 [[운영체제 기본/ | 커널이 C 함수 호출처럼 init의 <code>main()</code>을 부르는 것은 아니다. 새 실행 이미지와 사용자 상태를 준비한 뒤 그 상태로 사용자 모드에 진입한다. 두 아키텍처의 레지스터 준비와 복귀 명령의 공통 비교는 [[운영체제 기본/Linux/ELF 로딩/초기 스택과 사용자 모드 진입#사용자 모드 진입: x86-64와 RISC-V|초기 스택과 사용자 모드 진입]]에서 다룬다. | ||
initramfs의 <code>/init</code>이 실제 루트를 준비한 뒤 다른 init으로 exec하는 것은 이후 사용자 공간의 처리다. 커널이 <code>/init</code>을 실행한 다음 반드시 <code>/sbin/init</code>도 실행하는 구조는 아니다.<ref>[https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/Documentation/filesystems/ramfs-rootfs-initramfs.rst?h=v6.12 Linux v6.12, ramfs-rootfs-initramfs.rst], What is initramfs? 절.</ref> | initramfs의 <code>/init</code>이 실제 루트를 준비한 뒤 다른 init으로 exec하는 것은 이후 사용자 공간의 처리다. 커널이 <code>/init</code>을 실행한 다음 반드시 <code>/sbin/init</code>도 실행하는 구조는 아니다.<ref>[https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/Documentation/filesystems/ramfs-rootfs-initramfs.rst?h=v6.12 Linux v6.12, ramfs-rootfs-initramfs.rst], What is initramfs? 절.</ref> | ||