Linux内核启动：根文件系统、根设备与系统调用解析

"本文深入探讨了Linux操作系统中的根文件系统、根设备以及与文件系统操作密切相关的系统调用，包括sys_open、sys_read、sys_write、sys_mount和sys_mknod。文章首先介绍了内核启动时如何从rootfs过渡到实际的根文件系统，涉及ramdisk、cpiok-initrd和image-initrd等概念。接着，讨论了内核如何通过dentry和inode结构来关联文件。最后，提到了ext4文件系统的inode操作接口，并预告了接下来将要探讨的Linux网络相关主题。" 在Linux系统启动时，uboot负责加载kernel映像，并将控制权转交给内核。内核启动初期并没有文件系统，因此必须设置并找到根文件系统(rootfs)。rootfs是内核运行的第一个临时文件系统，用于加载真正的根文件系统。在Linux kernel 4.7.1版本中，这一过程由`start_kernel()`函数开始，该函数保存bootloader传递给内核的参数，并通过`parse_early_param()`解析这些参数。 根设备是挂载根文件系统的特殊设备，其查找是内核启动过程的关键步骤。通常，根设备的标识可以在启动参数中指定，如/dev/hda1或/dev/sda1。在找到根设备后，内核会尝试挂载相应的文件系统，例如ext4、ext3或vfat等。 内核中的dentry（目录项）和inode（索引节点）是文件系统的核心数据结构。dentry代表文件系统中的一个路径元素，可以是目录或文件，而inode存储了关于文件或目录的所有元数据，如权限、大小、修改时间等。当打开一个文件时，系统调用如sys_open会通过路径查找对应的dentry，然后通过dentry获取对应的inode，进一步进行读写操作。 sys_open、sys_read和sys_write是与文件操作密切相关的系统调用。sys_open用于打开文件，返回一个文件描述符；sys_read用于从文件中读取数据；sys_write则用于向文件写入数据。这些调用都涉及到dentry和inode的交互，确保正确地定位和访问文件。 sys_mount是用于挂载文件系统的关键系统调用，它将一个文件系统挂载到指定的挂载点上。挂载操作涉及对vfsmount结构的管理，vfsmount代表了一个已挂载的文件系统实例，包含了该文件系统的根dentry。 sys_mknod则用于创建特殊文件，如字符设备文件或块设备文件，它允许用户创建设备节点，使得应用程序能够直接与硬件交互。 文章中还提到了ext4文件系统的inode操作接口，ext4是Linux广泛使用的日志文件系统，其inode接口提供了创建、删除、修改文件元数据的功能。 作者计划在后续的文章中探讨Linux网络相关的内容，包括socket创建、send/receive、内核路由、邻居机制、网卡设备创建等，以及vlan接口的创建和vlan头的处理。 这篇文章详细介绍了Linux内核启动过程中根文件系统和根设备的设定，以及与文件系统操作相关的系统调用，对于理解Linux内核的工作原理具有很高的参考价值。