Linux内核启动过程详解

"Linux内核启动过程详解" Linux内核启动是一个复杂的过程，涉及多个阶段，主要包括内核加载、硬件初始化、系统初始化等步骤。本文主要关注内核启动的关键环节，特别是`start_kernel`函数的执行。 在Linux内核被加载到内存并解压缩（如果需要）之后，初始化工作的核心部分由`start_kernel`函数处理。这个函数位于内核源码的`arch/x86/kernel/setup.c`文件中，行号19802。`__init`标识告诉GCC编译器将此函数放置在特定的初始化区域内，以便在初始化完成后回收这些内存。内核中有两个这样的区域，`.text.init`用于存放初始化代码，`.data.init`用于存放初始化数据。 在多处理器（SMP，Symmetric MultiProcessing）系统中，启动时只有一个CPU在运行，即引导处理器（BSP，Bootstrap Processor），有时也称为BP。当其他CPU启动时，它们跳过`start_kernel`函数的部分内容，由`initialize_secondary`函数负责将其加入到BSP中。这样可以避免重复初始化硬件，提高效率。对于非x86平台，`initialize_secondary`通常是空函数，SMP设置的其他部分由`smp_init`处理。 `start_kernel`函数中的19816行，内核会打印标题信息，显示编译时的相关信息，包括编译机型号、时间、编译器版本等，这些信息对于调试和诊断问题非常有帮助。 接下来，内核会进行一系列的初始化工作，例如设置页表、初始化内存管理、设备驱动注册、调度器初始化、文件系统挂载等。其中，内存管理器（MMU，Memory Management Unit）的初始化在低层已经完成，`start_kernel`会继续完成剩余的系统配置。这包括设置中断处理、网络子系统、进程管理、定时器等功能。 此外，内核还会初始化硬件设备，如PCI设备探测和初始化、I/O端口的映射、串口和网络接口卡的配置等。在这个过程中，驱动程序会被加载并准备好处理相应的硬件事件。 在所有必要的初始化工作完成后，内核会进入用户空间，执行用户进程。这通常意味着启动第一个用户进程，通常是系统的初始化脚本，如System V的`/sbin/init`或Upstart或Systemd。 Linux内核启动是一个涉及硬件初始化、系统配置、驱动加载等多个层面的过程，而`start_kernel`是这个过程的核心。理解这个过程对于优化系统性能、解决启动问题以及进行内核开发都至关重要。