Linux启动流程分析：从bootloader到内核

"Linux启动流程分析" Linux系统的启动流程是一个复杂且关键的过程，它涉及硬件初始化、引导加载器、内核加载以及系统初始化等多个步骤。以下是对这个过程的详细解析： 1. **引导加载器(Bootloader)阶段** 引导加载器是系统启动的第一步，它的主要任务是加载Linux内核到内存中。常见的Bootloader有GRUB (Grand Unified Bootloader) 和U-Boot等。在描述中提到的xscale平台上，Bootloader可能有所不同，但基本流程一致。Bootloader会设置CPU状态，初始化必要的硬件，如时钟、内存控制器等，并将内核映像及可能的ramdisk（如果配置了）复制到RAM。 Bootloader向内核传递参数，通常包括： - 寄存器`r0`：通常设为0。 - 寄存器`r1`：存放机器类型ID，用于识别硬件平台。 - 寄存器`r2`：启动参数的内存地址。 Bootloader通过C语言函数调用启动内核，例如： ```c void(*startkernel)(int zero, int arch, unsigned int params_addr) = (void(*)(int, int, unsigned int))KERNEL_RAM_BASE; startkernel(0, ARCH_NUMBER, (unsigned int)kernel_params_start); ``` 2. **内核加载(Kernel Bootstrap)阶段** 当内核被加载到内存后，`startkernel`函数开始执行。内核首先进行硬件设备的初始化，包括CPU、中断控制器、内存管理单元等。然后，内核会进行内存检测，设置页表并启用虚拟内存。 3. **初始化内存管理(Memory Management Setup)** 内核设置内存分配器，如 Buddy System 或 SLAB，以便在运行时分配和释放内存。同时，内核会识别和配置可用的物理内存区域。 4. **设备驱动初始化(Device Driver Initialization)** 根据传递的启动参数，内核会初始化对应的设备驱动程序，使系统能够与硬件设备通信。 5. **挂载根文件系统(Root File System Mounting)** 内核需要挂载根文件系统才能进一步执行用户空间的程序。这通常通过ramdisk、网络或本地硬盘上的文件系统完成。 6. **系统初始化(System Initialization)** 内核启动守护进程，如init，它是系统启动的第一个用户空间进程，负责执行系统配置和服务的启动。 7. **用户空间(User Space)** init进程根据 `/etc/inittab` 或者 Systemd 的配置，启动更多的服务，直到操作系统完全准备好接收用户交互。 在内核编译过程中，`vmlinux.lds` 文件用于定义内核的内存布局。根据不同的架构和配置选项，这个链接脚本可能会有所不同，如 `vmlinux-armv.lds`，并由 `Makefile` 规则生成。 Linux启动流程是一个多步骤的过程，从硬件初始化到用户空间程序的执行，每一步都是系统正常运行的基础。理解这个流程对于系统调试、故障排查和性能优化至关重要。