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<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 3.2 Final//EN"><HTML><HEAD> <META HTTP-EQUIV="Content-Type" CONTENT="text/html; charset=gb2312"> <META NAME="GENERATOR" CONTENT="《良友》v2.1, 作者：安富國(guó)，http://winking.126.com"> <TITLE>啟動(dòng)</TITLE></HEAD><BODY style="font-family: 宋體; font-size: 9pt"> <CENTER><TABLE CELLSPACING=10 CELLPADDING=10 WIDTH="60%" BGCOLOR="#FFB693" ><TR><TD ALIGN=CENTER><FONT SIZE=+2><!--標(biāo)題由此開始-->啟動(dòng)</TD></TR></TABLE></CENTER><p><h3>目 錄</h3><!--目錄由此開始--><A NAME="Content" ID="Content"></A><OL><LI><A HREF="#I354">啟動(dòng)</A></LI><OL><LI><A HREF="#I355">啟動(dòng)步驟</A></LI><LI><A HREF="#I356">bootsect.S</A></LI><LI><A HREF="#I357">setup.S</A></LI><LI><A HREF="#I358">head.S</A></LI><LI><A HREF="#I359">compressed/misc.c</A></LI><LI><A HREF="#I360">內(nèi)核解壓</A></LI><LI><A HREF="#I361">用網(wǎng)卡從并口啟動(dòng)（I386）</A></LI></OL></OL><hr><br><A NAME="I354" ID="I354"></A><center><b><font size=+2>啟動(dòng)</font></b></center><br> 當(dāng)PC啟動(dòng)時(shí)，Intel系列的CPU首先進(jìn)入的是實(shí)模式，并開始執(zhí)行位于地址0xFFFF0處的代碼，也就是ROM-BIOS起始位置的代碼。BIOS先進(jìn)行一系列的系統(tǒng)自檢，然后初始化位于地址0的中斷向量表。最后BIOS將啟動(dòng)盤的第一個(gè)扇區(qū)裝入到0x7C00，并開始執(zhí)行此處的代碼.這就是對(duì)內(nèi)核初始化過程的一個(gè)最簡(jiǎn)單的描述。<p> 最初，Linux核心的最開始部分是用8086匯編語言編寫的。當(dāng)開始運(yùn)行時(shí)，核心將自己裝入到絕對(duì)地址0x90000，再將其后的2k字節(jié)裝入到地址0x90200處，最后將核心的其余部分裝入到0x10000。<p> 當(dāng)系統(tǒng)裝入時(shí)，會(huì)顯示Loading...信息。裝入完成后，控制轉(zhuǎn)向另一個(gè)實(shí)模式下的匯編語言代碼boot/Setup.S。Setup部分首先設(shè)置一些系統(tǒng)的硬件設(shè)備，然后將核心從0x10000處移至0x1000處。這時(shí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入保護(hù)模式，開始執(zhí)行位于0x1000處的代碼。<p> 接下來是內(nèi)核的解壓縮。0x1000處的代碼來自于文件Boot/head.S，它用來初始化寄存器和調(diào)用decompress_kernel( )程序。decompress_kernel( )程序由Boot/inflate.c, Boot/unzip.c 和Boot/misc.c組成。解壓縮后的數(shù)據(jù)被裝入到了0x100000處，這也是Linux不能在內(nèi)存小于2M的環(huán)境下運(yùn)行的主要原因。<p> 解壓后的代碼在0x1010000處開始執(zhí)行，緊接著所有的32位的設(shè)置都將完成： IDT、GDT和LDT將被裝入，處理器初始化完畢，設(shè)置好內(nèi)存頁面，最終調(diào)用start_kernel過程。這大概是整個(gè)內(nèi)核中最為復(fù)雜的部分。<p>[系統(tǒng)開始運(yùn)行]<br> Linux kernel 最早的C代碼從匯編標(biāo)記startup_32開始執(zhí)行<p>|startup_32:<br> |start_kernel<br> |lock_kernel<br> |trap_init<br> |init_IRQ<br> |sched_init<br> |softirq_init<br> |time_init<br> |console_init<br> |#ifdef CONFIG_MODULES<br> |init_modules<br> |#endif<br> |kmem_cache_init<br> |sti<br> |calibrate_delay<br> |mem_init<br> |kmem_cache_sizes_init<br> |pgtable_cache_init<br> |fork_init<br> |proc_caches_init<br> |vfs_caches_init<br> |buffer_init<br> |page_cache_init<br> |signals_init<br> |#ifdef CONFIG_PROC_FS<br> |proc_root_init<br> |#endif<br> |#if defined(CONFIG_SYSVIPC)<br> |ipc_init<br> |#endif<br> |check_bugs<br> |smp_init<br> |rest_init<br> |kernel_thread<br> |unlock_kernel<br> |cpu_idle<p><br>·startup_32 [arch/i386/kernel/head.S]<br>·start_kernel [init/main.c]<br>·lock_kernel [include/asm/smplock.h]<br>·trap_init [arch/i386/kernel/traps.c]<br>·init_IRQ [arch/i386/kernel/i8259.c]<br>·sched_init [kernel/sched.c]<br>·softirq_init [kernel/softirq.c]<br>·time_init [arch/i386/kernel/time.c]<br>·console_init [drivers/char/tty_io.c]<br>·init_modules [kernel/module.c]<br>·kmem_cache_init [mm/slab.c]<br>·sti [include/asm/system.h]<br>·calibrate_delay [init/main.c]<br>·mem_init [arch/i386/mm/init.c]<br>·kmem_cache_sizes_init [mm/slab.c]<br>·pgtable_cache_init [arch/i386/mm/init.c]<br>·fork_init [kernel/fork.c]<br>·proc_caches_init<br>·vfs_caches_init [fs/dcache.c]<br>·buffer_init [fs/buffer.c]<br>·page_cache_init [mm/filemap.c]<br>·signals_init [kernel/signal.c]<br>·proc_root_init [fs/proc/root.c]<br>·ipc_init [ipc/util.c]<br>·check_bugs [include/asm/bugs.h]<br>·smp_init [init/main.c]<br>·rest_init<br>·kernel_thread [arch/i386/kernel/process.c]<br>·unlock_kernel [include/asm/smplock.h]<br>·cpu_idle [arch/i386/kernel/process.c]<p> start_kernel( )程序用于初始化系統(tǒng)內(nèi)核的各個(gè)部分，包括：<p> *設(shè)置內(nèi)存邊界，調(diào)用paging_init( )初始化內(nèi)存頁面。<br> *初始化陷阱，中斷通道和調(diào)度。<br> *對(duì)命令行進(jìn)行語法分析。<br> *初始化設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和磁盤緩沖區(qū)。<br> *校對(duì)延遲循環(huán)。<p>最后的function'rest_init' 作了以下工作:<p> ·開辟內(nèi)核線程'init'<br> ·調(diào)用unlock_kernel<br> ·建立內(nèi)核運(yùn)行的cpu_idle環(huán), 如果沒有調(diào)度，就一直死循環(huán)<p>實(shí)際上start_kernel永遠(yuǎn)不能終止.它會(huì)無窮地循環(huán)執(zhí)行cpu_idle.<p> 最后，系統(tǒng)核心轉(zhuǎn)向move_to_user_mode( )，以便創(chuàng)建初始化進(jìn)程（init）。此后，進(jìn)程0開始進(jìn)入無限循環(huán)。<p> 初始化進(jìn)程開始執(zhí)行/etc/init、/bin/init 或/sbin /init中的一個(gè)之后，系統(tǒng)內(nèi)核就不再對(duì)程序進(jìn)行直接控制了。之后系統(tǒng)內(nèi)核的作用主要是給進(jìn)程提供系統(tǒng)調(diào)用，以及提供異步中斷事件的處理。多任務(wù)機(jī)制已經(jīng)建立起來，并開始處理多個(gè)用戶的登錄和fork( )創(chuàng)建的進(jìn)程。<p>[init]<br> init是第一個(gè)進(jìn)程，或者說內(nèi)核線程<p>|init<br> |lock_kernel<br> |do_basic_setup<br> |mtrr_init<br> |sysctl_init<br> |pci_init<br> |sock_init<br> |start_context_thread<br> |do_init_calls<br> |(*call())-> kswapd_init<br> |prepare_namespace<br> |free_initmem<br> |unlock_kernel<br> |execve<center><A HREF="#Content">[目錄]</A></center><hr><br><A NAME="I355" ID="I355"></A><center><b><font size=+2>啟動(dòng)步驟</font></b></center><br>系統(tǒng)引導(dǎo)：<p>涉及的文件<br>./arch/$ARCH/boot/bootsect.s<br>./arch/$ARCH/boot/setup.s<p>bootsect.S<br> 這個(gè)程序是linux kernel的第一個(gè)程序，包括了linux自己的bootstrap程序，<br>但是在說明這個(gè)程序前，必須先說明一般IBM PC開機(jī)時(shí)的動(dòng)作(此處的開機(jī)是指<br>"打開PC的電源"):<p> 一般PC在電源一開時(shí)，是由內(nèi)存中地址FFFF:0000開始執(zhí)行(這個(gè)地址一定<br>在ROM BIOS中，ROM BIOS一般是在FEOOOh到FFFFFh中)，而此處的內(nèi)容則是一個(gè)<br>jump指令，jump到另一個(gè)位於ROM BIOS中的位置，開始執(zhí)行一系列的動(dòng)作，包<br>括了檢查RAM，keyboard，顯示器，軟硬磁盤等等，這些動(dòng)作是由系統(tǒng)測(cè)試代碼<br>(system test code)來執(zhí)行的，隨著制作BIOS廠商的不同而會(huì)有些許差異，但都<br>是大同小異，讀者可自行觀察自家機(jī)器開機(jī)時(shí)，螢?zāi)簧纤@示的檢查訊息。<p> 緊接著系統(tǒng)測(cè)試碼之后，控制權(quán)會(huì)轉(zhuǎn)移給ROM中的啟動(dòng)程序<br>(ROM bootstrap routine)，這個(gè)程序會(huì)將磁盤上的第零軌第零扇區(qū)讀入<br>內(nèi)存中(這就是一般所謂的boot sector，如果你曾接觸過電腦病<br>毒，就大概聽過它的大名)，至於被讀到內(nèi)存的哪里呢? --絕對(duì)<br>位置07C0:0000(即07C00h處)，這是IBM系列PC的特性。而位在linux開機(jī)<br>磁盤的boot sector上的正是linux的bootsect程序，也就是說，bootsect是<br>第一個(gè)被讀入內(nèi)存中并執(zhí)行的程序。現(xiàn)在，我們可以開始來<br>看看到底bootsect做了什么。<p>第一步<br> 首先，bootsect將它"自己"從被ROM BIOS載入的絕對(duì)地址0x7C00處搬到<br>0x90000處，然后利用一個(gè)jmpi(jump indirectly)的指令，跳到新位置的<br>jmpi的下一行去執(zhí)行，<p>第二步<br> 接著，將其他segment registers包括DS，ES，SS都指向0x9000這個(gè)位置，<br>與CS看齊。另外將SP及DX指向一任意位移地址( offset )，這個(gè)地址等一下<br>會(huì)用來存放磁盤參數(shù)表(disk para- meter table )<p>第三步<br> 接著利用BIOS中斷服務(wù)int 13h的第0號(hào)功能，重置磁盤控制器，使得剛才<br>的設(shè)定發(fā)揮功能。<p>第四步<br> 完成重置磁盤控制器之后，bootsect就從磁盤上讀入緊鄰著bootsect的setup<br>程序，也就是setup.S，此讀入動(dòng)作是利用BIOS中斷服務(wù)int 13h的第2號(hào)功能。<br>setup的image將會(huì)讀入至程序所指定的內(nèi)存絕對(duì)地址0x90200處，也就是在內(nèi)存<br>中緊鄰著bootsect 所在的位置。待setup的image讀入內(nèi)存后，利用BIOS中斷服<br>務(wù)int 13h的第8號(hào)功能讀取目前磁盤的參數(shù)。<p>第五步<br> 再來，就要讀入真正linux的kernel了，也就是你可以在linux的根目錄下看<br>到的"vmlinuz" 。在讀入前，將會(huì)先呼叫BIOS中斷服務(wù)int 10h 的第3號(hào)功能，<br>讀取游標(biāo)位置，之后再呼叫BIOS 中斷服務(wù)int 10h的第13h號(hào)功能，在螢?zāi)簧陷?lt;br>出字串"Loading"，這個(gè)字串在boot linux時(shí)都會(huì)首先被看到，相信大家應(yīng)該覺<br>得很眼熟吧。<p>第六步<br> 接下來做的事是檢查root device，之后就仿照一開始的方法，利用indirect<br>jump 跳至剛剛已讀入的setup部份<p>第七步<br> setup.S完成在實(shí)模式下版本檢查，并將硬盤，鼠標(biāo)，內(nèi)存參數(shù)寫入到 INITSEG<br>中，并負(fù)責(zé)進(jìn)入保護(hù)模式。<p>第八步<br> 操作系統(tǒng)的初始化。<p><p><br><center><A HREF="#Content">[目錄]</A></center><hr><br><A NAME="I356" ID="I356"></A><center><b><font size=+2>bootsect.S</font></b></center><br>1.將自己移動(dòng)到0x9000:0x0000處，為內(nèi)核調(diào)入留出地址空間；<br>2.建立運(yùn)行環(huán)境(ss=ds=es=cs=0x9000, sp=0x4000-12)，保證起動(dòng)程序運(yùn)行；<br>3.BIOS初始化0x1E號(hào)中斷為軟盤參數(shù)表，將它取來保存?zhèn)溆茫?lt;br>4.將setup讀到0x9000:0x0200處；<br>5.測(cè)試軟盤參數(shù)一個(gè)磁道有多少個(gè)扇區(qū)（也沒有什么好辦法，只能試試36, 18, 15, 9對(duì)不對(duì)了）；<br>6.打印“Loading”；<br>7.讀入內(nèi)核到0x1000:0000（如果是bzImage， 則將每個(gè)64K移動(dòng)到0x100000處，在實(shí)模式下，只能調(diào)用0x15號(hào)中斷了，這段代碼無法放在bootsect中所以只能放在setup中，幸好此時(shí)setup已經(jīng)讀入了）；<br>8.到setup去吧<p>發(fā)發(fā)信人: seis (矛), 信區(qū): Linux<br>標(biāo) 題: Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核引導(dǎo)程序詳細(xì)剖析<br>發(fā)信站: BBS 水木清華站 (Fri Feb 2 14:12:43 2001)<p>! bootsect.s (c) 1991, 1992 Linus Torvalds 版權(quán)所有<br>! Drew Eckhardt修改過<br>! Bruce Evans (bde)修改過<br>!<br>! bootsect.s 被bios-啟動(dòng)子程序加載至0x7c00 (31k)處，并將自己<br>! 移到了地址0x90000 (576k)處，并跳轉(zhuǎn)至那里。<br>!<br>! bde - 不能盲目地跳轉(zhuǎn)，有些系統(tǒng)可能只有512k的低<br>! 內(nèi)存。使用中斷0x12來獲得(系統(tǒng)的)最高內(nèi)存、等。<br>!<br>! 它然后使用BIOS中斷將setup直接加載到自己的后面(0x90200)(576.5k)，<br>! 并將系統(tǒng)加載到地址0x10000處。<br>!<br>! 注意! 目前的內(nèi)核系統(tǒng)最大長(zhǎng)度限制為(8*65536-4096)(508k)字節(jié)長(zhǎng)，即使是在<br>! 將來這也是沒有問題的。我想讓它保持簡(jiǎn)單明了。這樣508k的最大內(nèi)核長(zhǎng)度應(yīng)該<br>! 是足夠了，尤其是這里沒有象minix中一樣包含緩沖區(qū)高速緩沖(而且尤其是現(xiàn)在<br>! 內(nèi)核是壓縮的 :-)<br>!<br>! 加載程序已經(jīng)做的盡量地簡(jiǎn)單了，所以持續(xù)的讀出錯(cuò)將導(dǎo)致死循環(huán)。只能手工重啟。<br>! 只要可能，通過一次取得整個(gè)磁道，加載過程可以做的很快的。<p>#include /* 為取得CONFIG_ROOT_RDONLY參數(shù) */<br>!! config.h中(即autoconf.h中)沒有CONFIG_ROOT_RDONLY定義!!!?<p>#include<p>.text<p>?? 快捷鍵說明
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