Linux 的啟動流程

本篇的重點是講解設備和驅動的啟動流程，設備和驅動的流程是整個內核啟動的核心，也是工作中最常面對的問題。出于知識點的系統(tǒng)性考慮，在進入主題之前我們先看下整個 Linux 在 ARM 中的啟動流程如何。

Uboot 的啟動流程

ARM Linux 的啟動流程大致為：Uboot → Kernel → Root filesystem。Uboot 在上電的時候就拿到 CPU 的控制權，實現(xiàn)了硬件的初始化。具體是怎么實現(xiàn)的呢？一起來看一下，CPU 的內部集成了小容量的 Sram，而 PC 指針一上電就指向 Sram 的起始地址 0x00000000，所以一上電 Uboot 代碼就得到了運行。

Uboot 拿到 CPU 使用權就開始做初始化工作，比如關閉看門狗、設置 CPU 運行模式、設置堆棧、初始化內存、網卡、nand flash 等，最后把 Linux 內核加載到內存中。

• 初始化 RAM

因為內核要在 RAM 中運行，所以在調用內核之前必須初始化和設置 RAM，為調用內核做好準備。

• 初始化串口

內核在啟動過程中可以將信息通過串口輸出，這樣就可以清楚的知道內核啟動信息。雖然串口不是 Uboot 必須要完成的工作，但是通過串口可以方便調試 Uboot 和內核的各種信息。

• 檢測處理器類型

Uboot 在調用內核前需要檢測系統(tǒng)的處理器類型，并將其保存在某個變量中提供給內核，內核在啟動過程中會根據(jù)該處理器的類型調用相應的初始化程序。

• 設置內核啟動參數(shù)

內核在啟動過程中會根據(jù)該啟動參數(shù)進行相應的初始化工作。

• 調用內核鏡像

值得注意的是存儲 Uboot 的存儲器不同，Uboot 的執(zhí)行過程也并不相同，一般來講 Flash 分為 nor Flash 和 nand Flash 兩種：nor Flash 支持芯片內執(zhí)行（XIP，eXecute In Place），這樣代碼可以在 Flash 上直接執(zhí)行而不必復制到 RAM 中去執(zhí)行。

但是 nand Flash 并不支持 XIP，所以要想執(zhí)行 nand Flash 上的代碼，必須先將其復制到 RAM 中去，然后跳到 RAM 中去執(zhí)行。如果內核存放在 nor Flash 中，那么可直接跳轉到內核中去執(zhí)行。但通常由于在 nor Flash 中執(zhí)行代碼會有種種限制，而且速度也遠不及 RAM 快，所以一般的嵌入式系統(tǒng)都是將內核復制到 RAM 中，然后跳轉到 RAM 中去執(zhí)行。不論哪種情況，在跳到內核執(zhí)行之前 CPU 的寄存器必須滿足以下條件：r0 ＝ 0，r1 ＝ 處理器類型，r2 ＝ 標記列表在 RAM 中的地址。

Linux 內核的啟動流程（設備和驅動的加載）

關于 Uboot 的啟動本課程不做詳細介紹，因為本課程的主要內容是內核。在講述內核啟動之前讓我們先了解下內核的組成結構：

其中，

（1）vmlinusx 是 ELF 格式的 Object 文件，這種文件只是各個源代碼經過連接以后得到的文件，并不能在 ARM 平臺上運行。

（2）經過 objcopy 這個工具轉換以后，得到了二進制格式文件 Image，Image 文件相比于 vmlinusx 文件，除了格式不同以外，還被去除了許多注釋和調試的信息。

（3）Image 文件經過壓縮以后得到了 piggy.gz，這個文件僅僅是 Image 的壓縮版，并無其他不同。

（4）接著編譯生成另外幾個模塊文件 misc.o、big_endian.o、head.o、head-xscale.o，這幾個文件組成一個叫 Bootstrap Loader 的組件，又叫引導程序，編譯生成 piggy.o 文件。

（5）最后 piggy.o 文件和 Bootstrap Loader 組成一個 Bootable Kernel Image 文件（可啟動文件）。

經過上面的分析不難知道 piggy.o 就是內核鏡像，而剩下的幾個文件就組成了引導程序。知道了內核的組成結構，Uboot 就是按照內核的組成結構一層一層剝開然后引導內核的：

可以說 start_kernel之前的所有工作都是為了將環(huán)境準備好，滿足start_kernel的要求，然后由start_kernel開始進行內核的加載：

關于 start_kernl函數(shù)的內容太多，可以通過紅色回調函數(shù)看出，start_kernel函數(shù)基本是在回調很多對應的注冊函數(shù)。為了本系列課程的結構性這里就不展開所有知識點講解，本篇內容接著前一篇設備樹的內容重點講解下設備和驅動的匹配過程。

還記得上一篇講到的設備樹三大作用嗎？

• 平臺標識；

• 運行時配置；

• 設備信息集合。

接下來我們就看看內核在啟動的時候是如何尋找設備，驅動又如何和設備綁定的。

首先在平臺目錄下可以看到有很多平臺描述的文件，如圖：

有那么多的平臺，我們到底要執(zhí)行哪個平臺是首先要考慮的事情。這也是設備三大功能的第一個功能——平臺標識。

• 設備樹里有對設備根節(jié)點的 Compatible 描述，平臺文件里有對 __initconst的描述，如果兩個字段一致則找到了對應的板級文件，這樣就通過設備樹把要用的設備平臺與其他平臺區(qū)分開來了，如圖：

找到平臺后就可以根據(jù)回調函數(shù)的指針調用該平臺的注冊函數(shù)。這里以飛思卡爾 imx.6dl 平臺為例，回調的時候會調用 imx6q_init_machine函數(shù)，如下：

這里補充一個知識點，細心的讀者也許發(fā)現(xiàn)了在 Compatible 字段里用逗號分隔了兩個字符串。板級匹配的時候用的是哪個字符串，另外一個字符串又是做什么用？首先后面的字段 "fsl,imx6dl" 是抽象共用平臺描述符，前面的字段 "fsl,imx6dl-sabresd" 是通用平臺下的具體平臺描述符，可以理解為母板和子板的區(qū)別。在具體的子板文件中我們可以通過前面的字段進行設備信息的獲取，如圖：

• 接著是運行時配置，讓內核在啟動的時候根據(jù)參數(shù)設置進行不同的處理。有經驗的讀者清楚在 Uboot 里也有對 Bootargs 的配置，這里為什么多此一舉呢，是為了在 Uboot 中更靈活的對內核啟動進行配置。

• 最后的作用就是設備信息集合，這是設備和驅動匹配的核心，也是工作中面對最多的情況。出于這一作用的內容是工作中經常遇到的重點也是難點，我們專門用一篇內容來詳細講解各級設備是如何展開的，并且手把手教你如何定制一套自己的開發(fā)板全新案例。

網頁標題：Linux 的啟動流程
文章分享：http://www.muchs.cn/news/104759.html

成都網站建設公司_創(chuàng)新互聯(lián)，為您提供網站改版、服務器托管、網站設計、微信公眾號、用戶體驗、網站維護

廣告

聲明：本網站發(fā)布的內容（圖片、視頻和文字）以用戶投稿、用戶轉載內容為主，如果涉及侵權請盡快告知，我們將會在第一時間刪除。文章觀點不代表本網站立場，如需處理請聯(lián)系客服。電話：028-86922220；郵箱：631063699@qq.com。內容未經允許不得轉載，或轉載時需注明來源： 創(chuàng)新互聯(lián)