下面給出內核映像完整的啟動過程：

arch/x86/boot/header.S:

--->header第一部分(以前的bootsector.S)：? 載入bootloader到0x7c00處，設置內核屬性

--->_start()? bzImage映像的入口點(實模式),header的第二部分(以前的setup.S)

--->code32_start=0x100000? 0x100000為解壓后的內核的載入地址(1M高端地址)

--->設置大量的bootloader參數、創建棧空間、檢查簽名、清空BSS

--->arch/x86/boot/main.c:main()? 實模式內核的主函數

--->copy_boot_params() ?把位于第一個扇區的參數復制到boot_params變量中，boot_params位于setup的數據段

--->檢查內存布局、設置鍵盤擊鍵重復頻率、查詢Intel SpeedStep(IST)信息

--->設置視頻控制器模式、解析命令行參數以便傳遞給decompressor

--->arch/x86/boot/pm.c:go_to_protected_mode()? 進入保護模式

--->屏蔽PIC中的所有中斷、設置GDT和IDT

--->arch/x86/boot/pmjump.S:protected_mode_jump(boot_params.hdr.code32_start,...)? 跳轉到保護模式

--->in_pm32() ?跳轉到32位保護模式的入口處(即0x100000處)

--->jmpl *%eax 跳轉到arch/i386/boot/compressed/head_32.S:startup_32()處執行

arch/i386/boot/compressed/head_32.S:startup_32()? 保護模式下的入口函數

--->leal boot_stack_end(%ebx), %esp? 設置堆棧

--->拷貝壓縮的內核到緩沖區尾部

--->清空BSS

--->compressed/misc.c:decompress_kernel()? 解壓內核

--->lib/decompress_bunzip2.c:decompress()

--->lib/decompress_bunzip2.c:bunzip2()

--->lib/decompress_bunzip2.c:start_bunzip()? 解壓動作

--->parse_elf()? 將解壓后的內核ELF文件(.o文件)解析到內存中

--->計算vmlinux編譯時的運行地址與實際裝載地址的距離

--->jmp *%ebp? 跳轉到解壓后的內核的arch/x86/kernel/head_32.S:startup_32()處運行

arch/x86/kernel/head_32.S:startup_32()? 32位內核的入口函數，即進程0(也稱為清除進程)

--->拷貝boot_params以及boot_command_line

--->初始化頁表：這會創建PDE和頁表集

--->開啟內存分頁功能

--->為可選的浮點單元(FPU)檢測CPU類型

--->head32.c:i386_start_kernel()

--->init/main.c:start_kernel() ?Linux內核的啟動函數，包含創建rootfs，加載內核模塊和cpio-initrd

--->很多初始化操作

--->setup_command_line() ?把內核啟動參數復制到boot_command_line數組中

--->parse_early_param()? 體系結構代碼會先調用這個函數，做時期的參數檢查

--->parse_early_options()

--->do_early_param()? 檢查早期的參數

--->parse_args()? 解析模塊的參數

--->fs/dcache.c:vfs_caches_init()? 創建基于內存的rootfs(一個VFS)

--->fs/namespace.c:mnt_init()

--->fs/ramfs/inode.c:init_rootfs()

--->fs/filesystems.c:register_filesystem()? 注冊rootfs

--->fs/namespace.c:init_mount_tree()

--->fs/super.c:do_kern_mount()? 在內核中掛載rootfs

--->fs/fs_struct.c:set_fs_root() 將rootfs配置為當前內存中的根文件系統

--->rest_init()

--->arch/x86/kernel/process.c:kernel_thread(kernel_init,...)? 啟動一個內核線程來運行kernel_init函數，進行內核初始化

--->cpu_idle()? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 進入空閑循環

--->調度器周期性的接管控制權，提供多任務處理

init/main.c:kernel_init() 內核初始化過程入口函數，加載initramfs或cpio-initrd，或傳統的image-initrd，把工作交給它

--->sys_open("/dev/console",...)? 啟動控制臺設備

--->do_basic_setup()

--->do_initcalls()? 啟動所有靜態編譯進內核的模塊

--->init/initramfs.c:populate_rootfs()? 初始化rootfs

--->unpack_to_rootfs()? 把initramfs或cpio-initrd解壓釋放到rootfs

--->如果是image-initrd則拷貝到/initrd.image

####################################### 傳統的image-initrd情形 ###########################################

--->rootfs中沒有/init文件

--->do_mounts.c:prepare_namespace() 加載image-initrd，并運行它的/linuxrc文件，以掛載實際的文件系統

--->do_mounts_initrd.c:initrd_load()? 把image-initrd數據加載到默認設備/dev/ram0中

--->do_mounts_rd.c:rd_load_image()? 加載image-initrd映像

--->identify_ramdisk_image() 識別initrd，確定是romfs、squashfs、minix，還是ext2

--->crd_load()? 解壓并為ramdisk分配空間，計算循環冗余校驗碼

--->lib/inflate.c:gunzip()? 對gzip格式的ramdisk進行解壓

--->do_mounts_initrd.c:handle_initrd() 指定的根設備不是/dev/ram0，由initrd來掛載真正的根文件系統

--->mount_block_root("/dev/root.old",...)? 將initrd掛載到rootfs的/root下

--->arch/x86/kernel/process.c:kernel_thread(do_linuxrc, "/linuxrc",...)? 啟動一個內核線程來運行do_linuxrc函數

--->do_mounts_initrd.c:do_linuxrc()

--->arch/x86/kernel/sys_i386_32.c:kernel_execve() 運行image-initrd中的/linuxrc

--->將initrd移動到rootfs的/old下

--->若在linuxrc中根設備重新設成Root_RAM0，則返回，說明image-initrd直接作為最終的根文件系統

--->do_mounts.c:mount_root() 否則將真正的根文件系統掛載到rootfs的/root下，并切換到這個目錄下

--->mount_block_root()

--->do_mount_root()

--->fs/namespace.c:sys_mount()? 掛載到"/root"

--->卸載initrd，并釋放它的內存

--->do_mounts.c:mount_root() 沒有指定另外的根設備，則initrd直接作為真正的根文件系統而被掛載

--->fs/namespace.c:sys_mount(".", "/",...)? 根文件掛載成功，移動到根目錄"/"

########################################################################################################

--->init/main.c:init_post()? 啟動用戶空間的init進程

--->run_init_process(ramdisk_execute_command) ? 若加載了initramfs或cpio-initrd，則運行它的/init

--->run_init_process("/sbin/init")? 否則直接運行用戶空間的/sbin/init

--->arch/x86/kernel/sys_i386_32.c:kernel_execve() ?運行用戶空間的/sbin/init程序，并分配pid為1

--->run_init_process("/bin/sh")? 當運行init沒成功時，可用此Shell來代替，以便恢復機器

/init? cpio-initrd(或initramfs)中的初始化腳本，掛載真正的根文件系統，啟動用戶空間的init進程

--->export PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin? 設置cpio-initrd的環境變量$PATH

--->掛載procfs、sysfs

--->解析命令行參數

--->udevd --daemon --resolve-names=never? 啟動udev

--->/initqueue/*.sh? 執行/initqueue下的腳本完成對應初始化工作(現在該目錄下為空)

--->/initqueue-settled/*.sh? 執行/initqueue-settled下的腳本(現在該目錄下為空)

--->/mount/*.sh? 掛載真正的根文件系統

--->/mount/99mount-root.sh? 根據/etc/fstab中的選項掛載根文件系統

--->/lib/dracut-lib.sh? 一系列通用函數

--->把根文件系統掛載到$NEWROOT下

--->尋找真正的根文件系統中的init程序并存放在$INIT中 /sbin/init, /etc/init, /bin/init, 或/bin/sh

--->從/proc/cmdline中獲取啟動init的參數并存放在$initargs中

--->switch_root "$NEWROOT" "$INIT" $initargs? 切換到根分區，并啟動其中的init進程

注意kernel_evecve調用的是與具體體系平臺相關的實現，但它是一個通用的系統調用，在linux/syscalls.h中聲明，這個頭文件中聲明了與體系結構無關的所有系統調用接口。只不過kernel_evecve在實現時是與體系結構相關的，每種體系結構都要提供它的實現。

從以上分析可以看出，如果使用新的cpio-initrd(或initramfs)，kernel_init只負責內核初始化(包括加載內核模塊、創建基于內存的rootfs以及加載cpio-initrd)。后續根文件系統的掛載、init進程的啟動工作都交給cpio-initrd來完成。cpio-initrd相對于image-initrd承擔了更多的初始化責任，這種變化也可以看作是內核代碼的用戶層化的一種體現，實際上精簡內核代碼，將部分功能移植到用戶層必然是linux內核發展的一個趨勢。如果是使用傳統的image-initrd的話，根文件系統的掛載也會放在kernel_init()中，其中prepare_namespace完成掛載根文件系統，init_post()完成運行/sbin/init，顯然這樣內核的代碼不夠精簡。

5、init進程

init是第一個調用的使用標準C庫編譯的程序。在此之前，還沒有執行任何標準的C應用程序。在桌面Linux系統上，第一個啟動的程序通常是/sbin/init，它的進程號為1。init進程是所有進程的發起者和控制者，它有兩個作用:

(1)扮演終結父進程的角色：所有的孤兒進程都會被init進程接管。

(2)系統初始化工作：如設置鍵盤、字體，裝載模塊，設置網絡等。

在完成系統初始化工作之后，init進程將在控制臺上運行getty(登錄程序)等任務，我們熟悉的登錄界面就出現了！

init程序的運行流程需要分專門的一節來討論，因為它有不同的實現方式。傳統的實現是基于UNIX System V init進程的,程序包為sysvinit(以前的RedHat/Fedora用的就是這個)。目前已經有多種sysvinit的替代產品了，這其中包括initng，它已經可以用于Debian了，并且在Ubuntu上也能工作。在同一位置上，Solaris使用SMF(Service Management Facility)，而Mac OS則使用 launchd。現在廣泛使用的是upstart init初始化進程，目前在Ubuntu和Fedora，還有其他系統中已經取代了sysvinit。

傳統的Sysvinit daemon是一個基于運行級別的初始化程序，它使用了運行級別(如單用戶、多用戶等)并通過從/etc/rcX.d目錄到/etc/init.d目錄的初始化腳本的鏈接來啟動與終止系統服務。Sysvinit無法很好地處理現代硬件，如熱插拔設備、USB硬盤、網絡文件系統等。upstart系統則是事件驅動的，事件可能被硬件改動觸發，也可被啟動或關機或任務所觸發，或者也可能被系統上的任何其他進程所觸發。事件用于觸發任務或服務，統稱為作業。比如連接到一個USB驅動器可能導致udev服務發送一個block-device-added事件，這可能引起一個預定任務檢查/etc/fstab和掛載驅動器(如果需要的話)。再如，一個Apache web服務器可能只有當網絡和所需的文件系統都可用時才能啟動。

Upstart作業在/etc/init目錄及其子目錄下被定義。upstart系統兼容sysvinit，它也會處理/etc/inittab和System V init腳本(如果有的話)。在諸如近來的Fedora版本的系統上，/etc/inittab可能只含有initdefault操作的id項。目前Ubuntu系統默認沒有/etc/inittab，如果您想要指定一個默認運行級別的話，您可以創建一個。Upstart也使用initctl命令來支持與upstart init守護進程的交互。這時您可以啟動或終止作業、列表作業、以及獲取作業的狀態、發出事件、重啟init進程，等等。

總的來說，x86架構的Linux內核啟動過程分為6大步，分別為：

(1)實模式的入口函數_start()：在header.S中，這里會進入眾所周知的main函數，它拷貝bootloader的各個參數，執行基本硬件設置，解析命令行參數。

(2)保護模式的入口函數startup_32()：在compressed/header_32.S中，這里會解壓bzImage內核映像，加載vmlinux內核文件。

(3)內核入口函數startup_32()：在kernel/header_32.S中，這就是所謂的進程0，它會進入體系結構無關的start_kernel()函數，即眾所周知的Linux內核啟動函數。start_kernel()會做大量的內核初始化操作，解析內核啟動的命令行參數，并啟動一個內核線程來完成內核模塊初始化的過程，然后進入空閑循環。

(4)內核模塊初始化的入口函數kernel_init()：在init/main.c中，這里會啟動內核模塊、創建基于內存的rootfs、加載initramfs文件或cpio-initrd，并啟動一個內核線程來運行其中的/init腳本，完成真正根文件系統的掛載。

(5)根文件系統掛載腳本/init：這里會掛載根文件系統、運行/sbin/init，從而啟動眾所周知的進程1。

(6)init進程的系統初始化過程：執行相關腳本，以完成系統初始化，如設置鍵盤、字體，裝載模塊，設置網絡等，最后運行登錄程序，出現登錄界面。

如果從體系結構無關的視角來看，start_kernel()可以看作時體系結構無關的Linux main函數，它是體系結構無關的代碼的統一入口函數，這也是為什么文件會命名為init/main.c的原因。這個main.c粘合劑把各種體系結構的代碼“粘合”到一個統一的入口處。

整個內核啟動過程如下圖：

圖1 Linux內核啟動過程

總結

以上是生活随笔為你收集整理的linux内核中启动页面,Linux内核启动过程分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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