Linux内核启动解析：从bootloader到start_kernel

"Linux内核启动代码分析涉及到从bootloader加载内核、内核解压缩以及内核初始化的多个阶段。本文主要关注ARM架构下的Linux内核启动过程，以pxa250处理器为例进行讲解。" Linux内核启动流程始于bootloader加载。Bootloader将Linux内核（通常为压缩后的piggy.gz）加载到内存中，并设置一些关键寄存器，如CPU模式、内存管理单元(MMU)状态等，随后将控制权交给内核。在启动过程中，MMU通常不开启。 内核的解压缩阶段由`arch/arm/boot/compressed`目录下的`head.S`、`head-xscale.S`和`misc.c`文件负责。这些代码的主要任务是解压内核的真正代码，从`head-armv.S`开始执行，后续的内核启动流程将以此为基础。 启动的第一阶段是从`ENTRY(stext)`开始，直至`start_kernel`函数的调用。这部分代码涵盖了`arch/arm/kernel/head-armv.S`和`arch/arm/mm/proc-xscale.S`。在进入`start_kernel`之前，bootloader会在特定的寄存器中设置参数，如`r0`、`r1`和`r2`，用于传递系统类型、机器类型和内存列表的物理地址。 `ENTRY(stext)`是内核的入口点，它位于`kernel.o`目标文件的`.text.init`区域，并在链接时被整合到内核的`.init`段。这里设置了必要的CPU状态，例如通过设置`r0`、`r1`和`r2`寄存器，以及设置中断和异常处理模式。 进入`start_kernel`函数标志着内核初始化的开始，该阶段包含了众多子系统的初始化，如内存管理、设备驱动、进程管理等。`start_kernel`会依次调用一系列的初始化函数，逐步构建起Linux内核的基础架构。 在这个过程中，内核会初始化MMU，设置页表，初始化内存分配器，注册中断处理程序，以及启动系统定时器。此外，还会创建初始进程`swapper/0`，并初始化调度器。内核还会识别和初始化硬件设备，包括串口、网络接口、块设备等，以提供基本的服务。 整个启动过程是一个复杂且精细的步骤序列，每个环节都至关重要，确保了Linux内核能够正确地接管系统并提供服务。对这个过程的理解有助于开发者调试问题、优化性能，以及在特定硬件上定制内核。