Linux内核从开机加电到main函数执行

Posted 2020-11-26 ryan16231112

从开机加电到main函数执行（1）

启动Bios，准备中断

BIOS的任务是将硬盘中的操作系统加载到内存中。

BIOS加载中断处理程序

BIOS的启动由硬件完成。8086系列在加电时进入16位实模式，将CS置为0xFFFF，IP置为0x0000, CS:IP指向0xFFFF0，指向了BIOS对应的地址。

CS是代码段寄存器，IP是指令指针寄存器，两者组合形成的地址是要执行的指令的内存地址，在实模式下是绝对地址

如果这个位置没有可执行代码会就此死机。有代码的话就会执行。BIOS会执行自检程序，检查显卡、内存，并建立中断向量表和中断服务程序。

BIOS在内存最开始的地方建立中断向量表（0x00000~0x003ff），在下面的256字节的内存构建BIOS数据区（0x00400~0x004FF）,在56KB之后的内存中加载8KB左右的中断向量表对应的中断服务程序。

中断向量表中一共有256个中断向量，每个中断向量4个字节，每个中断向量对应一个中断处理程序。

加载内核程序

下面要进行的boot操作是把操作系统加载到内存，对于Linux而言，分三次将操作系统加载到内存中，第一批由BIOS中断int服务加载操作系统的bootsect，第二批和第三批由bootsect加载。

第一批bootsect

BIOS结束自检之后，执行一个int中断，对应启动加载服务程序。任务是找到硬盘并加载第一扇区，拷贝到0x07c00处。这个扇区中的内容是bootsect.s。

第二批setup

bootsect首先做的工作是规划内存。在实模式下，最大寻址空间是1MB，bootsect设计了如下的分布：

名字	含义	地址
SETUPLEN	setup程序的扇区数	4
BOOTSEG	启动扇区被BIOS加载的位置	0x07c0
INITSEG	将要移动到的新位置	0x9000
SETUPSEG	setup程序加载到的位置	0x9020
SYSSEG	内核加载的位置	0x1000
ENDSEG	内核的末尾位置

接下来，bootsect会将他自身（512B内容）从BOOTSEG位置复制到INITSEG位置。复制之后CS从BOOTSEG位置跳转到INITSEG位置。

然后bootsect初始化寄存器，将数据段寄存器（DS），附加段寄存器（ES），栈基址寄存器（SS）设置成CS的位置，将栈顶sp指向0xFF00处，如下图：

下面，bootsec程序将setup加载到内存中。

第三批system

由bootsect模块将系统模块载入内存，加载的扇区大小是240，加载到SYSSEG后面。

最后加载完成之后确定根设备号，将根设备号保存在root_dev中。

根文件系统设备：文件系统管理方式。要求系统有一个根文件系统，其他文件挂载在根文件上。Linux的启动需要两部分数据，内核镜像和根文件系统。（格式化好的设备）

bootsect的任务到此结束。下面进行setup程序。

setup的第一件事情是利用BIOS的中断服务从设备上提取及其系统数据，包括光标位置和显示页面等数据，并从0x41和0x46两个向量的内存地址处获得硬盘参数表，将这些数据加载到0x90000~0x901FC