树莓派Linux启动过程简介

Posted 2023-05-04

参考技术A     昨天在写关于linux设置脚本开机启动的文章时，有个疑问就是开机时怎么确认运行级别，然后遍历执行/etc/rcN.d/目录下的所有服务程序。带着疑问， 在前人的基础上 学习总结一下linux系统初始化的工作的内容，现在树莓派4B上展示出来。

1、加载内核

    当计算机打开电源后，首先是Bios开机自检，按照BIOS中设置的启动设备（通常是硬盘）来启动。操作系统接管硬件以后，首先读入 /boot 目录下的内核文件。树莓派4B的内核是Raspbian GNU/Linux 10 (buster)，基于Debian。

2、初始化进程init

    内核文件加载以后，运行第一个程序init，它的作用是初始化系统环境。init位于目录/sbin，进程号PID为1，即1号进程，其他所有进程都由init衍生，是init的子进程。

    同时还有个0号进程，idle进程，在系统初始化时由内核kernel自身从无到有创建，通过调用kernel_thread创建一个内核线程去执行init函数，0号进程创建1号进程。

3、运行级别

    具体介绍请参考笔者的文章-Linux运行级别简介  ，但是开机时是怎么确定运行级别的呢？

    init进程首先读取文件 /etc/inittab，它是运行级别的设置文件。但是各个发行版不太一样，init的配置文件也不一样，有可能使用/etc/event.d里面的配置文件，最新版的改用为/etc/init目录。

4、开机启动程序

    具体详情请参考文章-linux中/etc/init.d设置开机启动 ，确定运行级别后，执行rcN.d目录下的文件，这些链接文件是连接到init.d目录下的程序。init进程逐一加载开机启动程序，其实就是运行这个目录里的启动脚本。

    比如运行级别为5（图形化多用户）时启动的程序：

5、用户登录

    开机启动程序加载完毕以后用户登录。用户的登录方式有三种：

    命令行登录：init进程调用getty程序。

    ssh登录：init进程调用sshd程序。

    图形界面登录：init进程调用显示管理器，Gnome图形界面对应的显示管理器为gdm。

6 、login shell

    默认shell时bash，命令行界面，让用户可以直接与操作系统对话。读取环境变量，具体请参考笔者文章-Linux环境变量的设置。

树莓派内核开发准备（内核源码获取源码目录树）

目录

• 1.交叉编译工具的安装
• 2.内核源码获取
• 3.嵌入式设备带操作系统的启动过程扫盲
• 4.Linux内核源码树扫盲
• • 1.内核源码简介
  • 2.Linux内核源代码目录树结构
  • • tree指令查看
    • 内核源码目录树

1.交叉编译工具的安装

参照我之前的笔记

2.内核源码获取

下载哪个版本取决于树莓派的版本，用命令查看

uname -r

官网是外网下载慢，这里是提前下载好的树莓派源内核码资源
链接: https://pan.baidu.com/s/1d8KgnJIc8QoDlZMyt4ITDw
提取码: f3d4

官网下载方式（方便以后下载树莓派其他内核版本）：
官网地址：https://github.com/raspberrypi/

3.嵌入式设备带操作系统的启动过程扫盲

4.Linux内核源码树扫盲

1.内核源码简介

2.Linux内核源代码目录树结构

tree指令查看

通过安装tree指令方便看内核源码树目录。
树状显示当前文件夹下包络的文件。做第三方工具安装的时候，可用于检查包里的内容是否完整。

• 安装

sudo apt-get install tree

• 使用

tree

内核源码目录树

arch
包含和硬件体系结构相关的代码，每种平台占一个相应的目录。

每个平台中比较重要的包括：

• kernel（内核核心部分）
• mm（内存管理）
• math-emu（浮点单元仿真）
• lib（硬件相关工具函数）
• boot（引导程序）
• pci（PCI总线）
• power（CPU相关状态）

block
部分块设备（内存之类的存储介质等）驱动程序。

crypto
常用加密和散列算法（如AES、SHA等）（形成了一个标准，不需要自己去写这些算法），还有一些压缩和CRC校验算法。

Documentation
关于内核各部分的通用解释和注释。（大多看不懂）

drivers
设备驱动程序，每个不同的驱动占用一个子目录。

fs
各种支持的文件系统，如ext、fat、ntfs等。

include
头文件。其中，和系统相关的头文件被放置在linux子目录下。

init
内核初始化代码（注意不是系统引导代码）。

ipc
进程间通信的代码。

kernel
内核的最核心部分，包括进程调度、定时器等，和平台相关的一部分代码放在arch/*/kernel目录下。

lib
库文件代码

mm
内存管理代码，和平台相关的一部分代码放在arch/*/mm目录下。

net
网络相关代码，实现了各种常见的网络协议。

scripts
用于配置内核文件的脚本文件。

security
主要是一个SELinux的模块。

sound
常用音频设备的驱动程序等。

usr
实现了一个cpio。

内核源码目录树详细结构介绍，参照博文：https://www.cnblogs.com/senior-engineer/p/4929703.html