Linux内核启动流程解析：从Bootloader到start_kernel

"Linux内核启动过程" Linux内核启动是一个复杂而关键的过程，它始于Bootloader完成系统初始化之后，Bootloader将控制权移交给Linux内核。Linux内核有两种主要的启动方式，取决于内核是否被压缩以及是否在本地执行。 1. **Flash本地运行方式**：在这种模式下，未经压缩的内核映像直接存储在Flash中，启动时，内核代码从Flash开始执行。这种映像通过`make Image`命令生成，入口点通常是`arch/arm/kernel/head_armv.S`。 2. **压缩内核加载方式**：内核被压缩并存储在Flash上，启动时，一个解压程序会读取并解压内核到内存中，然后执行。这种模式的入口点通常是`arch/arm/boot/compressed/head.S`，它比Flash本地运行更快，但更复杂。 本文主要关注的是压缩内核的启动流程。在这个过程中，内核首先在内存中被解压并执行，接着进行一系列的初始化操作。 **特定体系结构设置**： 这个阶段由汇编语言文件`head-armv.s`完成，它位于`./arch/arm/kernel/`目录下。此文件是Bootloader传递控制权给内核后执行的第一个程序。其主要任务包括： - **配置系统寄存器**：调整CPU的状态和设置必要的硬件寄存器。 - **初始化ROM、RAM和总线控制寄存器**：确保内存和外设能够正常工作。 - **设置堆栈指针**：为内核提供一个安全的堆栈空间。 - **清零bss段**：bss段包含了未初始化的数据，清零确保这些区域不包含任何遗留数据。 - **跳转到start_kernel**：通过修改pc指针，控制权转到`start_kernel`函数，这是Linux系统初始化的起点。 **Linux系统初始化**： 在`start_kernel`函数中，执行了一系列重要的初始化任务： - **处理器结构初始化**：设置CPU的特性，如缓存管理、定时器等。 - **中断初始化**：设置中断处理机制，使系统能够响应硬件事件。 - **进程相关初始化**：创建第一个进程`init`，设置进程调度机制。 - **内存初始化**：检测和配置物理内存，初始化页表，建立内存管理框架。 此外，`start_kernel`还会处理命令行参数、设备驱动注册、根文件系统设置等其他重要任务。这些步骤确保了Linux内核能够正确地接管系统，并开始执行用户空间的应用程序。 通过了解Linux内核启动的详细过程，我们可以更好地理解操作系统如何从硬件层面开始运行，并逐步构建出复杂的软件环境。对于系统级开发者和故障排查人员来说，深入理解这一过程至关重要。