Linux内核分析：Linux内核启动流程分析
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Linux内核分析：Linux内核启动流程分析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
转自：https://www.cnblogs.com/linfeng-learning/p/9285547.html
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（注：本文参考资料：朱有鹏嵌入式课程、大神博客。本文为个人学习记录，如有错误，欢迎指正。内核版本：九鼎公司移植的2.6.35.7）
1. Linux内核自解压过程
uboot完成系统引导以后，执行环境变量bootm中的命令；即，将Linux内核调入内存中并调用do_bootm函数启动内核，跳转至kernel的起始位置。如果内核没有被压缩，则直接启动；如果内核被压缩过，则需要进行解压，被压缩过的kernel头部有解压程序。
压缩过的kernel入口第一个文件源码位置在/kernel/arch/arm/boot/compressed/head.S。它将调用decompress_kernel()函数进行解压，解压完成后，打印出信息“Uncompressing Linux...done,booting the kernel”。解压缩完成后，调用gunzip()函数（或unlz4()、或bunzip2()、或unlz()）将内核放于指定位置，开始启动内核。
P.S.：内核格式类型详见。
2. Linux内核启动准备阶段
由内核链接脚本/kernel/arch/arm/kernel/vmlinux.lds可知，内核入口函数为stext（/kernel/arch/arm/kernel/head.S）。内核解压完成后，解压缩代码调用stext函数启动内核。
P.S.：内核链接脚本vmlinux.lds在内核配置过程中产生，由/kernel/arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S文件生成。原因是，内核链接脚本为适应不同平台，有条件编译的需求，故由一个汇编文件来完成链接脚本的制作。
ENTRY(stext) setmodePSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE, r9 @ ensure svc mode@ and irqs disabled mrcp15, 0, r9, c0, c0 @ 获得处理器ID，并存储在r9寄存器中 bl__lookup_processor_type @ 结果返回：描述处理器结构体的地址 r5=procinfo ，处理器ID号 r9=cpuid movsr10, r5 @ invalid processor (r5=0)?判断内核是否支持该处理器 beq__error_p @ yes, error \'p\' bl__lookup_machine_type @结果返回：描述机器（开发板）的结构体地址 r5=machinfo movsr8, r5 @ invalid machine (r5=0)?判断内核是否支持该机器（开发板） beq__error_a @ yes, error \'a\' bl__vet_atags @检查uboot给内核的传参ATAGS格式是否正确 bl__create_page_tables @建立虚拟地址映射页表 ldrr13, __switch_data @ address to jump to after
（1）关闭IRQ、FIQ中断，进入SVC模式。调用setmode宏实现；
（2）校验处理器ID，检验内核是否支持该处理器；若不支持，则停止启动内核。调用__lookup_processor_type函数实现；
（3）校验机器码，检验内核是否支持该机器；若不支持，则停止启动内核。调用__lookup_machine_type函数实现；
（4）检查uboot向内核传参ATAGS格式是否正确，调用__vet_atars函数实现；
（5）建立虚拟地址映射页表。此处建立的页表为粗页表，在内核启动前期使用。Linux对内存管理有更精细的要求，随后会重新建立更精细的页表。调用__create_page_tables函数实现。
（6）跳转执行__switch_data函数，其中调用__mmap_switched完成最后的准备工作。
1）复制数据段、清除bss段，目的是构建C语言运行环境；
2）保存处理器ID号、机器码、uboot向内核传参地址；
3）b start_kernel跳转至内核初始化阶段。
__switch_data:
.long__mmap_switched
..........................................................
__mmap_switched:
adrr3, __switch_data + 4
ldmiar3!, {r4, r5, r6, r7}
cmpr4, r5@ Copy data segment if needed
1:cmpner5, r6
ldrnefp, [r4], #4
strnefp, [r5], #4
bne1b
movfp, #0@ Clear BSS (and zero fp)
1:cmpr6, r7
strccfp, [r6],#4
bcc1b
ARM(ldmiar3, {r4, r5, r6, r7, sp})
THUMB(ldmiar3, {r4, r5, r6, r7})
THUMB(ldrsp, [r3, #16])
strr9, [r4]@ Save processor ID
strr1, [r5]@ Save machine type
strr2, [r6]@ Save atags pointer
bicr4, r0, #CR_A@ Clear \'A\' bit
stmiar7, {r0, r4}@ Save control register values
bstart_kernel
ENDPROC(__mmap_switched)
3. Linux内核初始化阶段
3.1 start_kernel函数的主要工作
（1）内核架构 、通用配置相关初始化
（2） 内存管理相关初始化
（3）进程管理相关初始化
（4）进程调度相关初始化
（5）网络子系统管理
（6）虚拟文件系统
（7）文件系统
3.2 start_kernel函数流中的关键函数
（1）setup_arch(&command_line)函数
内核架构相关的初始化函数，是非常重要的一个初始化步骤。其中，包含了处理器相关参数的初始化、内核启动参数（tagged list）的获取和前期处理、内存子系统的早期初始化。
command_line实质是uboot向内核传递的命令行启动参数，即uboot中环境变量bootargs的值。若uboot中bootargs的值为空，command_line = default_command_line，即为内核中的默认命令行参数，其值在.config文件中配置，对应CONFIG_CMDLINE配置项。
（2）setup_command_line、parse_early_param以及parse_args函数
这些函数都是在完成命令行参数的解析、保存。譬如，cmdline = console=ttySAC2,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw init=/linuxrc rootfstype=ext3；解析为一下四个参数：
- console=ttySAC2,115200 //指定控制台的串口设备号，及其波特率
- root=/dev/mmcblk0p2 rw //指定根文件系统rootfs的路径
- init=/linuxrc //指定第一个用户进程init的路径
- rootfstype=ext3 //指定根文件系统rootfs的类型
（3）sched_init函数
初始化进程调度器，创建运行队列，设置当前任务的空线程。
（4）rest_init函数
rest_init函数的主要工作如下：
1）调用kernel_thread函数启动了2个内核线程，分别是：kernel_init和kthreadd。kernel_init线程中调用prepare_namespace函数挂载根文件系统rootfs；然后调用init_post函数，执行根文件系统rootfs下的第一个用户进程init。用户进程有4个备选方案，若command_line中init的路径错误，则会执行备用方案。第一备用：/sbin/init，第二备用：/etc/init，第三备用：/bin/init，第四备用：/bin/sh。
2）调用schedule函数开启内核调度系统；
3）调用cpu_idle函数，启动空闲进程idle，完成内核启动。
以上是关于Linux内核分析：Linux内核启动流程分析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章