ARM平台Linux内核启动详解

"这篇文档主要介绍了在ARM平台上Linux内核的启动过程，以及Linux内核的目录结构和一些编程特点。作者是刘淼，来自博创科技，文章创作时间为2006年3月21日。" 在ARM平台上的Linux内核启动过程是一个复杂而有序的序列，它涉及到了从硬件初始化到用户空间进程执行的多个阶段。以下是对这个过程的简要概述： 1. **引导加载器**：启动过程始于引导加载器（Bootloader），如U-Boot或RedBoot，它们负责初始化硬件，设置内存管理单元（MMU），并将内核映像加载到内存的特定位置。 2. **内核解压**：部分Linux内核可能以压缩格式存储，引导加载器将其解压到内存中准备执行。 3. **初始化内核**：内核启动时，首先运行的是`start_kernel()`函数，它是内核的入口点。这个函数执行一系列初始化任务，包括设置中断处理、初始化内存管理、设备驱动和系统定时器。 4. **初始化架构相关代码**：`arch/arm/kernel/init.c`中的`cpu_init()`和`machine_start()`函数针对ARM架构进行特定的硬件配置。 5. **内存管理**：内存管理子系统被激活，`mm/init.c`中的`mem_init()`函数负责分配内存区，初始化页表，并设置空闲页面列表。 6. **设备驱动初始化**：内核开始识别和初始化硬件设备，驱动程序注册到总线，如PCI或I2C，以便后续的设备操作。 7. **文件系统**：内核挂载根文件系统，这通常是一个ramdisk或者通过网络获取的远程文件系统。 8. **初始化系统服务**：系统服务，如sysfs和procfs被创建，使得用户可以查看和修改内核状态。 9. **启动init进程**：内核启动第一个用户空间进程——init，这个进程通常是`/sbin/init`，它负责进一步的系统初始化和启动用户服务。 Linux内核的目录结构展示了其模块化设计，每个子目录对应不同的功能领域。例如： - `/arch`包含特定架构的代码，如`/arch/arm`针对ARM架构。 - `/drivers`包含了各种硬件设备的驱动程序。 - `/fs`包含了各种文件系统的实现。 - `/include`包含了内核头文件，供其他源码引用。 - `/kernel`包含了核心操作系统功能的代码。 - `/mm`处理内存管理和虚拟地址空间的管理。 了解Linux内核源码对于开发者来说是一项挑战，因为它庞大且结构复杂。据统计，内核包含了接近1万个文件和4百万行代码。Linux内核主要使用扩展后的C语言编写，兼容GNU C（GNUC）特性，如`inline`和`const`关键字，并且需要GCC进行编译。内核代码中的一些编程技巧并不常见于常规应用程序，比如利用双下划线避免关键字冲突，以及结构体的初始化方式等。 在阅读和理解Linux内核源码时，需要熟悉这些特殊的编程习惯和内核编程技巧，这对于深入理解和定制内核至关重要。