ARM Linux启动详解：从bootloader到内核

"ARM Linux启动分析涉及bootloader启动内核的过程以及内核启动地址的确定" 在ARM架构上，Linux操作系统的启动流程分为两个主要阶段：bootloader阶段和内核启动阶段。以下是这两个阶段的详细说明： **一、bootloader启动内核过程** 1. **Bootloader的作用**：Bootloader是系统启动的第一部分软件，负责加载和初始化硬件环境，并将操作系统内核加载到内存中。在ARM架构上，常见的bootloader有U-Boot、RedBoot等。 2. **参数传递**：Bootloader启动内核时通常会传递三个参数： - 寄存器`r0`：一般设置为0，无特殊含义。 - 寄存器`r1`：存放机器类型ID（MachineTypeNumber），用于识别具体的硬件平台。 - 寄存器`r2`：存放启动参数列表的内存起始地址，通常包含设备配置、RAM大小等信息。 3. **内核加载**：Bootloader将RAMdisk（如果存在）和内核映像从存储设备复制到RAM中。然后，它使用C语言调用模式启动内核，调用`startkernel`函数，传入之前提到的参数。 ```c void(*startkernel)(int zero, int arch, unsigned int params_addr) = (void(*)(int, int, unsigned int))KERNEL_RAM_BASE; startkernel(0, ARCH_NUMBER, (unsigned int)kernel_params_start); ``` 这里的`KERNEL_RAM_BASE`是内核在RAM中的起始地址，`ARCH_NUMBER`是MachineTypeNumber，`kernel_params_start`是参数列表的内存地址。 **二、内核启动地址的确定** 1. **链接脚本**：内核的启动地址由链接脚本`vmlinux.lds`控制。在ARM平台上，这个脚本由`vmlinux-armv.lds.in`生成，根据不同的编译选项，源文件可能还会是`vmlinux-armo.lds.in`或`vmlinux-armv-xip.lds.in`。 2. **生成过程**：`vmlinux-armv.lds`的生成是在`kernel/arch/arm/Makefile`中定义的。`LDSCRIPT`变量指向`vmlinux-armv.lds.in`，并依赖于其他配置文件和头文件来生成最终的链接脚本。 3. **链接选项**：链接选项决定了内核映像在内存中的布局，包括代码、数据、BSS段的位置。例如，对于某些配置，内核可能被设计为执行在内部ROM（XIP，eXecute-In-Place）或者传统的加载到RAM中执行。 4. **启动地址计算**：在链接过程中，链接器会根据`vmlinux.lds`的指令将内核映像放置在特定的内存地址，这个地址就是内核的入口点，也就是`start_kernel`函数的地址。 内核启动后，会继续进行硬件初始化、设备驱动加载、文件系统挂载等一系列操作，直到最终进入用户空间，启动init进程，完成整个启动流程。在分析ARM Linux启动时，理解这些步骤对于调试和优化系统性能至关重要。