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<html>

<head>
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<title>Linux启动过程综述</title>
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<body bgcolor="#FFFFFF">
<div align="center"><center>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="80%">
  <tr>
    <td width="80%" bgcolor="#000000">
    <table border="0" cellspacing="1" width="100%" cellpadding="6" height="98">
      <tr>
        <td width="100%" bgcolor="#FFFFFD" height="20">
        <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="100%">
          <tr>
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            <td width="51%"><p align="right" class="9"><a href="linux常用命令索引.htm">上一页</a> <a href="index.html">首页</a>  <a href="LINUX文件格式简介.htm">下一页</a></td>
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                <p align="center"><strong>Linux启动过程综述</strong>
              </td>
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            <tr bgcolor="#F5F7EE">
<td width="100%" height="51" align=center> 
<table><tr><td>
<p class="Paragraph">
    我们一起在风雨中前行<br>
<br>
        Linux启动过程综述 作者:杨沙洲<br>
<br>
        　　内容：<br>
      　　一. Bootloader<br>
        　　二.Kernel引导入口<br>
        　　三.核心数据结构初始化--内核引导第一部分<br>
        　　四.外设初始化--内核引导第二部分<br>
        　　五.init进程和inittab引导指令<br>
        　　六.rc启动脚本<br>
        　　七.getty和login<br>
        　　八.bash<br>
        　　附：XDM方式登录 作者:杨沙洲<br>
      　　本文以Redhat 6.0 Linux 2.2.19 for Alpha/AXP为平台，描述了从开机到登录的<br>
        Linux 启动全过程。该文对i386平台同样适用。<br>
        　　一. Bootloader<br>
        在Alpha/AXP平台上引导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。MILO功能与i386平台的LILO相近，但内置有基本的磁盘<br>
        驱动程序（如IDE、SCSI等），以及常见的文件系统驱动程序（如ext2，iso9660等）， firmware有ARC、SRM两种形式，ARC具有类BIOS界面，甚至还有多重引导的设置；而SRM则具<br>
        有功能强大的命令行界面，用户可以在控制台上使用boot等命令引导系统。ARC有分区 （Partition）的概念，因此可以访问到分区的首扇区；而SRM只能将控制转给磁盘的首扇区。<br>
        两种firmware都可以通过引导MILO来引导Linux，也可以直接引导Linux的引导代码。<br>
      “arch/alpha/boot”下就是制作Linux Bootloader的文件。“head.S”文件提供了对<br>
        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()，<br>
        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<br>
        “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。<br>
<br>
      “arch/alpha/boot/bootp.c”以“main.c”为基础，可代替“main.c”与“head.S”<br>
        生成用于BOOTP协议网络引导的Bootloader。<br>
        Bootloader中使用的所有“srm_”函数在“arch/alpha/lib/”中定义。<br>
      <br>
<br>
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<br>
        bootimage写入自磁盘引导扇区始的位置中。<br>
      <br>
<br>
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<br>
        内核），并直接进入内核引导部分，即本文的第二节。<br>
      对于I386平台<br>
        i386系统中一般都有BIOS做最初的引导工作，那就是将四个主分区表中的第一个可引导 分区的第一个扇区加载到实模式地址0x7c00上，然后将控制转交给它。<br>
<br>
      <br>
<br>
在“arch/i386/boot”目录下，bootsect.S是生成引导扇区的汇编源码，它首先将自己 拷贝到0x90000上，然后将紧接其后的setup部分（第二扇区）拷贝到0x90200，将真正的内核<br>
        代码拷贝到0x100000。以上这些拷贝动作都是以bootsect.S、setup.S以及vmlinux在磁盘上 连续存放为前提的，也就是说，我们的bzImage文件或者zImage文件是按照bootsect，setup，<br>
        vmlinux这样的顺序组织，并存放于始于引导分区的首扇区的连续磁盘扇区之中。<br>
      <br>
<br>
bootsect.S完成加载动作后，就直接跳转到0x90200，这里正是setup.S的程序入口。 setup.S的主要功能就是将系统参数（包括内存、磁盘等，由BIOS返回）拷贝到<br>
        0x90000-0x901FF内存中，这个地方正是bootsect.S存放的地方，这时它将被系统参数覆盖。 以后这些参数将由保护模式下的代码来读取。<br>
<br>
      <br>
<br>
除此之外，setup.S还将video.S中的代码包含进来，检测和设置显示器和显示模式。最 后，setup.S将系统转换到保护模式，并跳转到0x100000（对于bzImage格式的大内核是<br>
        0x100000，对于zImage格式的是0x1000）的内核引导代码，Bootloader过程结束。<br>
      对于2.4.x版内核<br>
        没有什么变化。<br>
      　　二.Kernel引导入口<br>
      <br>
<br>
在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，<br>
        __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"中的asmlinkage函数，至此，启<br>
        动过程转入体系结构无关的通用C代码中。<br>
      对于I386平台<br>
        在i386体系结构中，因为i386本身的问题，在"arch/alpha/kernel/head.S"中需要更多的设置，但最终也是通过call<br>
        SYMBOL_NAME(start_kernel)转到start_kernel()这个体系结构无关的函数中去执行了。<br>
      <br>
<br>
所不同的是，在i386系统中，当内核以bzImage的形式压缩，即大内核方式 （__BIG_KERNEL__）压缩时就需要预先处理bootsect.S和setup.S，按照大核模式使用$(CPP)<br>
        处理生成bbootsect.S和bsetup.S，然后再编译生成相应的.o文件，并使用 "arch/i386/boot/compressed/build.c"生成的build工具，将实际的内核（未压缩的，含<br>
        kernel中的head.S代码）与"arch/i386/boot/compressed"下的head.S和misc.c合成到一起，其中的head.S代替了"arch/i386/kernel/head.S"的位置，由Bootloader引导执行<br>
        （startup_32入口），然后它调用misc.c中定义的decompress_kernel()函数，使用 "lib/inflate.c"中定义的gunzip()将内核解压到0x100000，再转到其上执行<br>
        "arch/i386/kernel/head.S"中的startup_32代码。<br>
      对于2.4.x版内核<br>
        没有变化。<br>
      　　三.核心数据结构初始化--内核引导第一部分<br>
<br>
        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。<br>
<br>
        在start_kernel()函数中，<br>
        输出Linux版本信息（printk(linux_banner)）<br>
        设置与体系结构相关的环境（setup_arch()）<br>
        页表结构初始化（paging_init()）<br>
        使用"arch/alpha/kernel/entry.S"中的入口点设置系统自陷入口（trap_init()）<br>
        使用alpha_mv结构和entry.S入口初始化系统IRQ（init_IRQ()）<br>
        核心进程调度器初始化（包括初始化几个缺省的Bottom-half，sched_init()）<br>
        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()）<br>
        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()）<br>
        控制台初始化（为输出信息而先于PCI初始化，console_init()）<br>
        剖析器数据结构初始化（prof_buffer和prof_len变量）<br>
        核心Cache初始化（描述Cache信息的Cache，kmem_cache_init()）<br>
        延迟校准（获得时钟jiffies与CPU主频ticks的延迟，calibrate_delay()）<br>
        内存初始化（设置内存上下界和页表项初始值，mem_init()）<br>
        创建和设置内部及通用cache（"slab_cache"，kmem_cache_sizes_init()）<br>
        创建uid taskcount SLAB cache（"uid_cache"，uidcache_init()）<br>
        创建文件cache（"files_cache"，filescache_init()）<br>
        创建目录cache（"dentry_cache"，dcache_init()）<br>
        创建与虚存相关的cache（"vm_area_struct"，"mm_struct"，vma_init()）<br>
<br>
        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()）<br>
        创建页cache（内存页hash表初始化，page_cache_init()）<br>
        创建信号队列cache（"signal_queue"，signals_init()）<br>
        初始化内存inode表（inode_init()）<br>
        创建内存文件描述符表（"filp_cache"，file_table_init()）<br>
        检查体系结构漏洞（对于alpha，此函数为空，check_bugs()）<br>
        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()）<br>
        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，init()）<br>
        至此start_kernel()结束，基本的核心环境已经建立起来了。<br>
      对于I386平台<br>
        i386平台上的内核启动过程与此基本相同，所不同的主要是实现方式。<br>
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