《Linux内核深度解析》初见 - 第一章 内核引导和初始化

大壮嘎嘎壮

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    岁聿云暮，一元复始，最近终于得空抽出时间来阅读这本《Linux内核深度解析》。

    一、Boot阶段

    在嵌入式系统中，BOOT（引导加载程序）扮演着至关重要的角色，它负责初始化硬件、加载操作系统内核或其他应用程序，并为系统的正常运行做好准备。

    本文介绍的是嵌入式设备常用的U-Boot引导程序，U-Boot分为SPL和正常的U-Boot程序两部分。SPL（Secondary Program Loader）意为第二段程序加载器，明明作为引导程序首先出场的角色为什么要叫第二段呢，这个第二段是相对于固化在芯片内部的bootrom来说的。处理器启动时首先执行的是芯片内部固化的程序，固化程序加载SPL，SPL加载正常的U-Boot程序。由于芯片内部寸土寸金，片上内存比较小，所以才采用这种方式进行初始化内存和储存设备及一些外设，为内核的加载或者固件的更新下载做准备。Uboot最后调用boot_Jump_linux函数，跳转到linux内核。至此，uboot使命结束，CPU控制权交给内核。

  

                                                                                                                             

 

    二、Kernel阶段

    1.初始化

    内核初始化分为汇编语言和C语言部分。

    汇编语言中主要执行了以下几个函数进行了一些基本的初始化流程：

        （1）el2-setup：配置执行内核的异常级别。

        （2）__create_page_tables：页表映射

        （3）__primary_switch：开MMU

        （4）__primary_switched：栈、异常向量表。数据段等初始化，调用start_kernel函数

    内核初始化的C语言的入口函数是start_kernel函数，start_kernel函数的主要职责如下：

        （1）设置页表和内存管理：
            初始化页表，确保内核能够正确地管理内存。设置内存管理单元（MMU）的配置。
        （2）初始化硬件：
            初始化处理器和硬件架构相关的设置。设置中断和异常处理。
        （3）内核数据结构初始化：
            初始化各种内核数据结构，如调度器、进程控制块（task_struct）、内存管理等。
        （4）设备驱动初始化：
            初始化设备驱动框架，为内核支持的设备做好准备。
        （5）文件系统初始化：
            初始化虚拟文件系统（VFS）和根文件系统。
        （6）启动内核线程：
            启动内核守护进程和必要的内核线程，如 kswapd（内存回收守护进程）、kworker（工作线程）等。
        （7）用户空间启动：
            挂载根文件系统。启动第一个用户空间进程（通常是 init 进程）。

    2.init进程

    init进程是用户空间的第一个进程，主要有以下作用：

    （1）启动系统服务：

        init进程负责启动各种系统服务，如网络服务、打印服务等。这些服务通常通过运行级别（run levels）来管理，不同的运行级别对应不同的系统状态和服务组合。
    （2）管理用户登录：

        init进程还负责启动getty进程，用于用户登录。在系统完全启动后，init会为每个用户已退出的终端重启getty，以便下一个用户可以登录。
    （3）处理孤儿进程：

        当一个进程启动了一个子进程并且在子进程之前终止时，这个子进程会成为孤儿进程。init进程会接管这些孤儿进程，确保它们不会成为僵尸进程（zombie process）。
    （4）系统初始化：

        init进程还承担挂载文件系统、初始化属性系统和Klog、selinux的初始化等重要任务。它通过解析init.rc脚本来初始化系统daemon服务进程。

Jacktang

流程图画的不错