Linux内核执行流程解析：从启动到main.c

"深入解析Linux内核的启动及执行流程，从bootsect.s到main.c，主要涉及内核0.11版本的启动过程。" 在Linux操作系统启动时，其内核执行流程分为多个阶段，首先从BIOS启动，然后加载各种程序到内存，最后进入32位保护模式执行main函数。以下是对这一过程的详细分析： 1. **启动阶段**： - **BIOS初始化**：计算机加电后，BIOS开始运行，它负责初始化硬件，设置中断向量表（位于内存0x00000到0x003FF），并准备中断服务程序。 - **加载引导扇区**：通过BIOS中断0x19h，将硬盘上的第一个扇区（bootsect.s）加载到内存0x07c00位置，然后跳转执行。 2. **实模式到保护模式转换**： - **bootsect.s**：执行后，bootsect.s将自身复制到0x90000处，接着加载setup.s到0x90200。 - **setup.s**：此阶段会加载余下的内核扇区到0x10000~0x2EFFF，获取系统数据，关闭中断，将内核代码复制到0x00000，覆盖中断向量表和BIOS数据。同时，启用A20地址线，扩展内存访问，并重编程8259中断控制器。 3. **保护模式的建立**： - **head.s**：执行head.s，设置页目录和页表，初始化中断描述符表（IDT）和全局描述符表（GDT）。这部分内存布局如下： - 0x00000~0x04FFF：页目录和4个页表 - 0x05000~0x05400：软盘缓冲区 - 0x054b9~0x05cb8：IDT - 0x05cb9~0x064b8：GDT - 0x064b9之后：main函数的代码 4. **main.c的执行**： - **创建进程0**：在main.c中，系统开始创建进程0，并配置内存布局，包括根设备和硬盘参数的复制，以及32位保护模式下的计算能力。 - **内存规划**：main.c中定义了物理内存的使用格局，如页表、中断处理和用户空间分配等。 5. **系统准备完毕**： - **初始化进程管理**：建立进程调度机制，初始化系统调用表，设置信号处理等。 - **加载驱动程序**：加载必要的驱动程序，如块设备驱动、网络驱动等，以便于硬件操作。 - **启动用户态**：一旦内核初始化完成，它会跳转到用户空间，执行第一个用户进程，通常是init进程，至此，系统准备完毕。 这个过程展示了Linux内核从启动到运行用户进程的基本步骤，涉及硬件初始化、内存管理、中断处理、保护模式的建立等多个核心概念。了解这些细节有助于深入理解Linux系统的运作机制。