Linux的啟動代碼真的挺大，從匯編到C，從Makefile到LDS文件，需要理解的東西很多。畢竟Linux內核是由很多人，花費了巨大的時間和精力寫出來的。而且直到現在，這個世界上仍然有成千上萬的程序員在不斷完善Linux內核的代碼。

　　Linux內核啟動及文件系統加載過程

　　當u-boot開始執行bootcmd命令，就進入Linux內核啟動階段，與u-boot類似，普通Linux內核的啟動過程也可以分為兩個階段，但針對壓縮了的內核如uImage就要包括內核自解壓過程了。本文以linux-2.6.37版源碼為例分三個階段來描述內核啟動全過程。第一階段為內核自解壓過程，第二階段主要工作是設置ARM處理器工作模式、使能MMU、設置一級頁表等，而第三階段則主要為C代碼，包括內核初始化的全部工作

　　Linux內核啟動流程

　　arch/arm/kernel/head-armv.S

　　該文件是內核最先執行的一個文件，包括內核入口ENTRY（stext）到start_kernel間的初始化代碼，

　　主要作用是檢查CPU ID， Architecture Type，初始化BSS等操作，并跳到start_kernel函數。在執行前，處理器應滿足以下狀態：

　　r0 - should be 0

　　r1 - unique architecture number

　　MMU - off

　　I-cache - on or off

　　D-cache – off

　　1 /* 部分源代碼分析 */

　　2 /* 內核入口點 */

　　3 ENTRY（stext）

　　4 /* 程序狀態，禁止FIQ、IRQ，設定SVC模式 */

　　5 mov r0， #F_BIT | I_BIT | MODE_SVC@ make sure svc mode

　　6 /* 置當前程序狀態寄存器 */

　　7 msr cpsr_c， r0 @ and all irqs disabled

　　8 /* 判斷CPU類型，查找運行的CPU ID值與Linux編譯支持的ID值是否支持 */

　　9 bl __lookup_processor_type

　　10 /* 跳到__error */

　　11 teq r10， #0 @ invalid processor？

　　12 moveq r0， #‘p’ @ yes， error ‘p’

　　13 beq __error

　　14 /* 判斷體系類型，查看R1寄存器的Architecture Type值是否支持 */

　　15 bl __lookup_architecture_type

　　16 /* 不支持，跳到出錯 */

　　17 teq r7， #0 @ invalid architecture？

　　18 moveq r0， #‘a’ @ yes， error ‘a’

　　19 beq __error

　　20 /* 創建核心頁表 */

　　21 bl __create_page_tables

　　22 adr lr， __ret @ return address

　　23 add pc， r10， #12 @ initialise processor

　　24 /* 跳轉到start_kernel函數 */

　　25 b start_kernel

　　Linux內核啟動第一階段stage1

　　這里所以說的第一階段stage1就是內核解壓完成并出現Uncompressing Linux.。.done，booting the kernel.之后的階段。該部分代碼實現在arch/arm/kernel的 head.S中，該文件中的匯編代碼通過查找處理器內核類型和機器碼類型調用相應的初始化函數，再建 立頁表，最后跳轉到start_kernel（）函數開始內核的初始化工作。檢測處理器類型是在匯編子函數__lookup_processor_type中完成的，通過以下代碼可實現對它的調用：bl__lookup_processor_type（在文件head-commom.S實現）。__lookup_processor_type調用結束返回原程序時，會將返回結果保存到寄存器中。其中r5寄存器返回一個用來描述處理器的結構體地址，并對r5進行判斷，如果r5的值為0則說明不支持這種處理器，將進入__error_p。r8保存了頁表的標志位，r9 保存了處理器的ID 號，r10保存了與處理器相關的struct proc_info_list結構地址。Head.S核心代碼如下：

　　檢測機器碼類型是在匯編子函數__lookup_machine_type （同樣在文件head-common.S實現） 中完成的。與__lookup_processor_type類似，通過代碼：“bl __lookup_machine_type”來實現對它的調 用。該函數返回時，會將返回結構保存放在r5、r6 和r7三個寄存器中。其中r5寄存器返回一個用來描述機器（也就是開發板）的結構體地址，并對r5進行判斷，如果r5的值為0則說明不支持這種機器（開發板），將進入__error_a，打印出內核不支持u-boot傳入的機器碼的錯誤如圖2。r6保存了I/O基地址，r7 保存了 I/O的頁表偏移地址。 當檢測處理器類型和機器碼類型結束后，將調用__create_page_tables子函數來建立頁表，它所要做的工作就是將 RAM 基地址開始的1M 空間的物理地址映射到 0xC0000000開始的虛擬地址處。對本項目的開發板DM3730而言，RAM掛接到物理地址0x80000000處，當調用__create_page_tables 結束后 0x80000000 ～ 0x80100000物理地址將映射到 0xC0000000～0xC0100000虛擬地址處。當所有的初始化結束之后，使用如下代碼來跳到C 程序的入口函數start_kernel（）處，開始之后的內核初始化工作： bSYMBOL_NAME（start_kernel） 。

　　Linux內核啟動第二階段stage2

　　從start_kernel函數開始

　　Linux內核啟動的第二階段從start_kernel函數開始。start_kernel是所有Linux平臺進入系統內核初始化后的入口函數，它主要完成剩余的與 硬件平臺相關的初始化工作，在進行一系列與內核相關的初始化后，調用第一個用戶進程－ init 進程并等待用戶進程的執行，這樣整個 Linux內核便啟動完畢。該函數位于init/main.c文件中，主要工作流程如圖3所示：

　　該函數所做的具體工作有 ：

　　1） 調用setup_arch（）函數進行與體系結構相關的第一個初始化工作；對不同的體系結構來說該函數有不同的定義。對于ARM平臺而言，該函數定義在 arch/arm/kernel/setup.c。它首先通過檢測出來的處理器類型進行處理器內核的初始化，然后 通過bootmem_init（）函數根據系統定義的meminfo結構進行內存結構的初始化，最后調用 paging_init（）開啟MMU，創建內核頁表，映射所有的物理內存和IO空間。

　　2） 創建異常向量表和初始化中斷處理函數；

　　3） 初始化系統核心進程調度器和時鐘中斷處理機制；

　　4） 初始化串口控制臺（console_init）；

　　ARM-Linux 在初始化過程中一般都會初始化一個串口做為內核的控制臺，而串口Uart驅動卻把串口設備名寫死了，如本例中linux2.6.37串口設備名為ttyO0，而不是常用的ttyS0。有了控制臺內核在啟動過程中就可以通過串口輸出信息以便開發者或用戶了解系統的啟動進程。

　　5） 創建和初始化系統cache，為各種內存調用機制提供緩存，包括;動態內存分配，虛擬文件系統（VirtualFile System）及頁緩存。

　　6） 初始化內存管理，檢測內存大小及被內核占用的內存情況；

　　7） 初始化系統的進程間通信機制（IPC）； 當以上所有的初始化工作結束后，start_kernel（）函數會調用rest_init（）函數來進行最后的初始化，包括創建系統的第一個進程－init進程來結束內核的啟動。

　　掛載根文件系統并啟動init

　　Linux內核啟動的下一過程是啟動第一個進程init，但必須以根文件系統為載體，所以在啟動init之前，還要掛載根文件系統。