linux启动分析.txt

9200的开发资料：包括uboot

引导Linux通常有两种方法，一种是由MILO及其他类似的引导程序引导，另一种是由Firmware直接引导。
“arch/alpha/boot”下就是制作Linux Bootloader的文件。“head.S”文件提供了对 OSF PAL/1的调用入口，它将被编译后置于引导扇区（ARC的分区首扇区或SRM的磁盘0扇区），得到控制后初始化一些数据结构，再将控制转给“main.c”中的start_kernel()， start_kernel()向控制台输出一些提示，调用pal_init()初始化PAL代码，调用openboot() 打开引导设备（通过读取Firmware环境），调用load()将核心代码加载到START_ADDR（见 “include/asm-alpha/system.h”），再将Firmware中的核心引导参数加载到ZERO_PAGE(0) 中，最后调用runkernel()将控制转给0x100000的kernel，bootloader部分结束。

“arch/alpha/boot/bootp.c”以“main.c”为基础，可代替“main.c”与“head.S” 生成用于BOOTP协议网络引导的Bootloader。 
Bootloader中使用的所有“srm_”函数在“arch/alpha/lib/”中定义。

以上这种Boot方式是一种最简单的方式，即不需其他工具就能引导Kernel，前提是按照 Makefile的指导，生成bootimage文件，内含以上提到的bootloader以及vmlinux，然后将 bootimage写入自磁盘引导扇区始的位置中。

当采用MILO这样的引导程序来引导Linux时，不需要上面所说的Bootloader，而只需要 vmlinux或vmlinux.gz，引导程序会主动解压加载内核到0x1000（小内核）或0x100000（大内核），并直接进入内核引导部分，
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arch/alpha/vmlinux.lds的链接脚本控制下，链接程序将vmlinux的入口置于 "arch/alpha/kernel/head.S"中
的__start上，因此当Bootloader跳转到0x100000时， __start处的代码开始执行。__start的代码很简单，
只需要设置一下全局变量，然后就跳转到start_kernel去了。
start_kernel()是"/init/main.c"（体系结构无关）中的asmlinkage函数。
至此，启动过程转入体系结构无关的通用C代码中。


--> 对arm平台
arch/arm/kernel/head-armv.s(32bit)(head-armo.s(26bit))
里面有一句add	pc, r10, #12
r10＝__proc_info_end（脚本里面定义arch\arm\vmlinux-armo.lds.in(17)）
里面包含arm\mm\proc-arm920.S(645)
r10调整12就是指向结构体里面的一个一条语句	b	__arm920_setup
－－<


start_kernel()中调用了一系列初始化函数，以完成kernel本身的设置。这些动作有的是公共的，有的则是需要配置的才会执行的。

在start_kernel()函数中， 
输出Linux版本信息（printk(linux_banner)） 
设置与体系结构相关的环境（setup_arch()） 
页表结构初始化（paging_init()） 
使用"arch/alpha/kernel/entry.S"中的入口点设置系统自陷入口（trap_init()） 
使用alpha_mv结构和entry.S入口初始化系统IRQ（init_IRQ()） 
核心进程调度器初始化（包括初始化几个缺省的Bottom-half，sched_init()） 
时间、定时器初始化（包括读取CMOS时钟、估测主频、初始化定时器中断等，time_init()） 
提取并分析核心启动参数（从环境变量中读取参数，设置相应标志位等待处理，（parse_options()） 
控制台初始化（为输出信息而先于PCI初始化，console_init()） 
剖析器数据结构初始化（prof_buffer和prof_len变量） 
核心Cache初始化（描述Cache信息的Cache，kmem_cache_init()） 
延迟校准（获得时钟jiffies与CPU主频ticks的延迟，calibrate_delay()） 
内存初始化（设置内存上下界和页表项初始值，mem_init()） 
创建和设置内部及通用cache（"slab_cache"，kmem_cache_sizes_init()） 
创建uid taskcount SLAB cache（"uid_cache"，uidcache_init()） 
创建文件cache（"files_cache"，filescache_init()） 
创建目录cache（"dentry_cache"，dcache_init()） 
创建与虚存相关的cache（"vm_area_struct"，"mm_struct"，vma_init()） 
块设备读写缓冲区初始化（同时创建"buffer_head"cache用户加速访问，buffer_init()） 
创建页cache（内存页hash表初始化，page_cache_init()） 
创建信号队列cache（"signal_queue"，signals_init()） 
初始化内存inode表（inode_init()） 
创建内存文件描述符表（"filp_cache"，file_table_init()） 
检查体系结构漏洞（对于alpha，此函数为空，check_bugs()） 
SMP机器其余CPU（除当前引导CPU）初始化（对于没有配置SMP的内核，此函数为空，smp_init()） 
启动init过程（创建第一个核心线程，调用init()函数，原执行序列调用cpu_idle() 等待调度，rest_init()） 
至此start_kernel()结束，基本的核心环境已经建立起来了。


/init/main.c中
init()函数作为核心线程，首先锁定内核（仅对SMP机器有效），
然后调用 do_basic_setup()完成外设及其驱动程序的加载和初始化。过程如下：

do_basic_setup:
总线初始化（比如pci_init()） 
网络初始化（初始化网络数据结构，包括sk_init()、skb_init()和proto_init()三部分，在proto_init()中，将调用protocols结构中包含的所有协议的初始化过程，sock_init()） 
创建bdflush核心线程（bdflush()过程常驻核心空间，由核心唤醒来清理被写过的内存缓冲区，当bdflush()由kernel_thread()启动后，它将自己命名为kflushd） 
创建kupdate核心线程（kupdate()过程常驻核心空间，由核心按时调度执行，将内存缓冲区中的信息更新到磁盘中，更新的内容包括超级块和inode表） 
设置并启动核心调页线程kswapd（为了防止kswapd启动时将版本信息输出到其他信息中间，核心线调用kswapd_setup()设置kswapd运行所要求的环境，然后再创建 kswapd核心线程） 
创建事件管理核心线程（start_context_thread()函数启动context_thread()过程，并重命名为keventd） 
设备初始化（包括并口parport_init()、字符设备chr_dev_init()、块设备 blk_dev_init()、SCSI设备scsi_dev_init()、网络设备net_dev_init()、磁盘初始化及分区检查等等，device_setup()） 
执行文件格式设置（binfmt_setup()） 
启动任何使用__initcall标识的函数（方便核心开发者添加启动函数，do_initcalls()） 
文件系统初始化（filesystem_setup()） 
//安装root文件系统（mount_root()） 
至此do_basic_setup()函数返回init()，在释放启动内存段（free_initmem()）并给内核解锁以后，init()打开/dev/console设备，重定向stdin、stdout和stderr到控制台，最后，搜索文件系统中的init程序（或者由init=命令行参数指定的程序），并使用 execve()系统调用加载执行init程序。 
prepare_namespace

init()函数到此结束，内核的引导部分也到此结束了，这个由start_kernel()创建的第一个线程已经成为一个用户模式下的进程了。此时系统中存在着六个运行实体：

start_kernel()本身所在的执行体，这其实是一个"手工"创建的线程，它在创建了init()线程以后就进入cpu_idle()循环了，它不会在进程（线程）列表中出现 
init线程，由start_kernel()创建，当前处于用户态，加载了init程序 
kflushd核心线程，由init线程创建，在核心态运行bdflush()函数 
kupdate核心线程，由init线程创建，在核心态运行kupdate()函数 
kswapd核心线程，由init线程创建，在核心态运行kswapd()函数 
keventd核心线程，由init线程创建，在核心态运行context_thread()函数