운영체제 기본/Linux/x86-64/BIOS 부팅/루트 파일시스템과 init 선택

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Linux v6.12의 PID 1은 kernel_init()에서 실행할 init 파일을 고르고, kernel_execve()로 사용자 실행 이미지를 준비한다. 파일을 찾을 루트 파일시스템과 사용자 모드로 복귀할 CPU 상태가 모두 갖춰져야 첫 사용자 프로그램을 실행할 수 있다.

init을 실행하려면 먼저 그 파일이 있어야 한다

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 VFS와 파일 객체를 참고한다. 초기에는 rootfs가 있고, initramfs 아카이브의 파일들이 여기에 풀린다. init/initramfs.c의 populate_rootfs()는 비동기 작업을 등록하며, 그 작업이 내장 아카이브와 조건에 따라 외부 이미지를 푼다. wait_for_initramfs()는 이 작업이 끝나기 전에 init 파일에 접근하는 일을 막는다.

initramfs의 /init을 실행할 수 있으면 루트 장치를 찾고 마운트하는 복잡한 처리를 초기 사용자 공간에 맡길 수 있다. 그렇지 않으면 커널의 prepare_namespace() 경로가 장치 탐색을 기다리고 루트 장치를 해석해 마운트한다. 어느 경로를 택했는지에 따라 이후 실행 파일을 찾는 루트도 달라진다.

rdinit=와 init=는 다른 단계에 적용된다

초기 rootfs의 실행 후보는 기본적으로 /init이며 rdinit=으로 바꾼다. kernel_init_freeable()은 이 경로를 init_eaccess()로 사전 검사한다. 검사에 실패하면 초기 후보를 해제하고 prepare_namespace()를 호출한다.

그 뒤 kernel_init()은 다음 순서로 실행 후보를 선택한다.

남아 있는 초기 후보(/init 또는 rdinit=) 실행
  성공 → 사용자 실행 이미지 준비 완료
  실패 → 다음 선택 단계

init=가 지정되었으면 실행
  성공 → 사용자 실행 이미지 준비 완료
  실패 → panic

CONFIG_DEFAULT_INIT가 비어 있지 않으면 실행 시도
/sbin/init → /etc/init → /bin/init → /bin/sh 순서로 시도
모두 실패 → panic

init=를 지정해도 초기 후보가 먼저 성공하면 그 경로가 선택된다. 또한 초기 후보가 사전 검사를 통과했지만 실제 exec에서 실패한 경우에는 prepare_namespace()를 다시 호출하지 않는다. 따라서 위 후보들을 항상 “최종 디스크 루트에서 차례로 찾는 이름”으로 해석할 수는 없다.

exec는 PID 1을 새로 만들지 않는다

run_init_process()는 인자와 환경을 준비해 kernel_execve()에 넘긴다. exec는 새 태스크 생성이 아니라 현재 태스크의 실행 이미지 교체다. PID 1은 유지되고, 실행할 프로그램의 코드·데이터와 사용자 실행 상태가 준비된다.

사용자 공간의 execve()가 성공하면 원래 프로그램의 다음 문장으로 돌아오지 않는다. 그렇다고 커널 내부의 kernel_execve()도 성공 시 C 함수 반환을 하지 않는 것은 아니다. 이 함수는 성공 상태를 반환할 수 있다. 반환을 받은 kernel_init()도 0을 반환한다. 이는 새 init이 실행을 마치고 돌아온 결과가 아니라, 사용자 실행 상태를 준비한 커널 코드가 복귀하는 과정이다.

사용자 모드로 넘어가는 마지막 경로

새 태스크의 x86 시작 경로에는 ret_from_fork_asm과 ret_from_fork()가 있다. 후자는 등록된 시작 함수를 호출한다. PID 1에서는 그 함수가 kernel_init()이다. exec 성공 후 시작 함수가 돌아오면 ret_from_fork()는 syscall_exit_to_user_mode()를 거쳐 복귀 준비를 마친다.

어셈블리로 돌아온 뒤 사용자 모드 복귀 코드로 분기한다. v6.12에는 FRED 사용 여부에 따른 대체 경로가 있으므로, 마지막 전환을 모든 구성에서 동일한 명령 하나로 고정할 수 없다. exec의 이미지 준비와 CPU의 사용자 모드 전환은 이처럼 연결되어 있지만 서로 다른 단계다.

initramfs의 /init이 실제 루트를 준비한 뒤 다른 init으로 exec하는 것은 이후 사용자 공간의 처리다. 커널이 /init을 실행한 다음 반드시 /sbin/init도 실행하는 구조는 아니다.

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