深入解析ARM Linux启动流程

"ARMLinux启动过程分析, 内容涉及ARM架构的Linux系统从启动到进入`start_kernel()`函数的详细步骤, 分析基于2.6.19内核版本, 包含了内核的压缩与非压缩映像的生成过程." 在ARMLinux系统中, 启动过程是一个复杂而关键的环节。本文主要围绕ARM处理器上的Linux内核启动流程进行深入探讨。首先，我们要区分压缩内核映像与非压缩内核映像的区别。 非压缩内核映像，通常由`make Image`命令生成，它是一个未经压缩的ELF格式文件`vmlinux`，通过`arm-linux-objcopy`转换成二进制格式的`Image`文件。这个文件直接包含了完整的内核代码，可以在目标硬件上直接执行。 压缩内核映像，是通过`make zImage`命令生成的。它首先将非压缩内核映像`Image`用`gzip`工具进行压缩，生成`piggy.gz`文件。接着，使用`arch/arm/boot/compressed`目录下的`head.S`、`piggy.s`和`vmlinux-lds`等文件，通过编译链接形成包含解压代码的`vmlinux`文件，再由`arm-linux-objcopy`转换成二进制的`zImage`。压缩内核的优势在于可以减少存储空间，但在启动时需要额外的解压步骤。 在硬件层面，当ARMLinux系统加电启动时，Bootloader（如U-Boot）会加载并执行存储在Flash中的内核映像。无论加载的是压缩还是非压缩映像，Bootloader都会将其加载到RAM的特定地址，并跳转到内核的入口点执行。对于非压缩内核，入口点通常是物理地址0x00000000；而对于压缩内核，入口点则是解压代码的地址。 一旦内核开始运行，它的第一条指令通常位于`start_kernel()`函数之前，负责进行基本的硬件初始化，包括设置内存管理单元（MMU）、时钟、中断控制器等。随后，`start_kernel()`函数被调用，这是Linux内核启动过程的核心部分。 在`start_kernel()`中，内核继续进行以下关键任务： 1. 初始化内存管理：包括页表的构建、物理内存的分配和管理、虚拟内存区域的设定。 2. 初始化设备驱动：识别和配置系统的硬件设备，如网络卡、串口、硬盘等。 3. 初始化文件系统：挂载根文件系统，这是系统运行所需的基本文件结构。 4. 初始化进程管理：创建init进程，它是系统中第一个用户态进程，负责进一步启动系统服务和守护进程。 整个启动过程是逐层展开的，从硬件初始化到软件服务的启动，每一步都至关重要。通过深入理解这些步骤，开发者可以更好地调试内核问题，优化启动性能，或者定制特定硬件的Linux系统。