joyfire的linux内核笔记

Linux内核启动过程是操作系统核心运行的起点，涉及到一系列复杂而精细的操作。本文将深入解析joyfire的Linux内核笔记中关于启动流程的关键步骤。 当个人计算机（PC）启动时，Intel系列CPU进入实模式，从地址0xFFFF0处执行ROM-BIOS的代码。BIOS执行自检、初始化中断向量表，并加载启动磁盘的第一个扇区（通常为MBR，主引导记录）到内存0x7C00地址，然后执行该处的代码。这是启动内核的起始点。 Linux内核的早期版本使用8086汇编语言编写，其启动过程包括： 1. **启动步骤**：内核首先加载到0x90000地址，然后将2k字节的数据移动到0x90200，接着加载剩余部分到0x10000。启动时显示"Loading..."，随后控制权转到`boot/Setup.S`。 2. **Setup.S**：这部分汇编代码负责初始化硬件设备，并将内核从0x10000移动到0x1000，从而进入保护模式。 3. **head.S**：0x1000处的代码初始化寄存器，调用`decompress_kernel()`函数，该函数由`Boot/inflate.c`, `Boot/unzip.c`和`Boot/misc.c`组成，用于解压缩内核。 4. **解压缩**：解压缩后的内核数据被放置在0x100000，这也是Linux要求至少2MB内存的原因。 5. **start_kernel**：解压后，从0x1010000开始执行，包括设置IDT（中断描述符表）、GDT（全局描述符表）和LDT（本地描述符表），处理器初始化，内存分页配置，最终调用`start_kernel()`函数。 `start_kernel()`是内核启动的核心，涉及多个初始化函数，如： - **trap_init**：初始化陷阱处理程序。 - **init_IRQ**：初始化中断处理。 - **sched_init**：调度器初始化。 - **softirq_init**：软中断初始化。 - **time_init**：时间管理初始化。 - **console_init**：控制台初始化。 - **init_modules**（如果启用模块支持）：初始化模块。 - **kmem_cache_init**：内存缓存初始化。 - **sti**：开启中断。 - **calibrate_delay**：延迟计时器校准。 - **mem_init**：内存初始化。 - **pgtable_cache_init**：页表缓存初始化。 - **fork_init**：进程创建初始化。 - **proc_caches_init**、**vfs_caches_init**：进程和虚拟文件系统缓存初始化。 - **buffer_init**：缓冲区初始化。 - **page_cache_init**：页面缓存初始化。 - **signals_init**：信号处理初始化。 - **proc_root_init**（如果启用PROC文件系统）：PROC根目录初始化。 - **ipc_init**（如果启用SYSVIPC）：系统VIPC初始化。 - **check_bugs**：检查硬件bug。 - **smp_init**：多处理器初始化。 - **rest_init**：剩余初始化。 - **kernel_thread**、**unlock_kernel**：创建内核线程，解锁内核。 - **cpu_idle**：CPU进入空闲状态。 这些初始化函数构建了Linux内核的基础架构，使得操作系统能够管理和调度系统资源，提供服务，并与硬件交互。了解这些启动步骤和初始化过程对于深入理解Linux内核的工作原理至关重要，有助于开发者调试和优化内核，以及解决与系统启动和资源管理相关的问题。