Linux启动流程详解：从Bootloader到内核

"分析Linux启动流程，涉及2410平台，包括汇编和C语言层面的解析，讲解了bootloader如何引导内核以及内核启动地址的确定" 在Linux操作系统的世界里，系统的启动流程是一个复杂而关键的过程。本文主要关注的是基于2.4.19内核版本、XScale平台的Linux系统启动流程，涉及到bootloader如何启动内核，并且深入到汇编和C语言层面进行解析。 首先，启动流程通常由bootloader引领。Bootloader是系统启动的第一部分代码，它的任务是加载内核到内存中并传递必要的参数。对于这个特定的系统，bootloader会将ramdisk（如果存在）和内核镜像复制到RAM中。启动参数包括三个：第一个参数通常设为0，存储在寄存器r0中；第二个参数是机器类型ID，存储在r1中；第三个参数是启动参数列表在RAM的起始地址，存放在r2中。一旦这些准备就绪，bootloader会以C语言的方式启动内核，通过调用一个函数指针，将控制权交给内核。函数指针的定义如下： ```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`是机器类型号，`kernel_params_start`则是参数列表的RAM偏移地址。 接下来，我们讨论内核启动地址的确定。内核的编译和链接过程由链接脚本`vmlinux.lds`控制。对于ARM架构，该脚本位于`kernel/arch/arm/vmlinux.lds`。然而，实际的脚本是根据不同的编译选项从模板文件如`vmlinux-armv.lds.in`生成的。生成过程在`kernel/arch/arm/Makefile`中定义，确保内核被正确定位在内存中。链接脚本会根据配置选项和处理器特性调整内核映像的位置。 启动流程的后续部分涉及内核初始化，包括设置页表、设备检测、驱动加载、初始化根文件系统等。内核会继续执行初始化例程，直到达到用户空间，这时系统已经准备好运行用户指定的init进程，标志着系统启动的完成。 Linux启动流程是一个精心设计的序列，从硬件初始化到用户空间程序的运行，每个步骤都需要精确的控制和协调。理解这一过程对于系统管理员、驱动开发者和内核工程师来说至关重要，因为这能帮助他们诊断启动问题，优化系统性能，甚至开发自定义的启动流程。