Linux启动揭秘：从BIOS到start_kernel的初始化过程

本文将深入探讨Linux系统的启动过程，特别是从BIOS阶段到操作系统引导，重点关注start_kernel函数中的初始化步骤。首先，我们会涉及Linux内核的启动机制，包括IBootstrap阶段的汇编代码分析，这有助于理解内核加载初期的执行流程。 start_kernel函数在启动流程中扮演关键角色，它负责将内核从BIOS引导加载到内存，并开始基本的系统初始化。这部分内容会详细解释如何在进入用户态前，通过Initrd (Initial RAM Disk) 的初始化来设置一个临时的根文件系统。Initrd是一个只读的初始装载文件系统，包含了必要的设备驱动和其他启动时需要的配置信息。在内核初始化过程中，首先调用mnt_init函数，通过init_rootfs和init_mount_tree函数构建内存中的rootfs，即VFS根节点/及其下文件和目录。 接下来，文章讨论如何将Initrd的内容转移到真正的rootfs，这是通过populate_rootfs函数实现的，该函数在系统初始化时，由rootfs_initcall()调用。在这个过程中，虚拟rootfs的概念引入，尤其是Initramfs技术，它在内核2.5版本中引入，通过在内核镜像中附加的cpio包来提供临时文件系统，内核启动时将其解压并放置到rootfs中，同时执行部分初始化代码。 随着Linux的发展，虚拟rootfs逐渐演化，比如Initramfs之外还有其他版本，这些都体现了内核设计者们对简化内核、提升效率的追求。虚拟rootfs技术使得一些初始化工作可以在用户空间完成，减少了内核负担，同时提供了灵活性和可定制性。 总结来说，本文将揭示Linux启动过程中的复杂细节，从BIOS引导、Bootloader到start_kernel函数的执行，以及rootfs的构建和Initrd的释放，这些都是理解操作系统启动和初始化至关重要的一环。同时，对虚拟rootfs和Initramfs技术的剖析，展示了Linux技术的发展趋势和内核优化的方向。