嵌入式linux启动过程

前言

　　在多数计算机上，从Linux启动到进入系统的命令行或者图形界面时间并不长。嵌入式Linux启动过程中都做了什么工作，会展现出一个功能强大的系统，本文分析Linux系统启动过程。学习和掌握Linux启动的过程对了解Linux内核工作流程有很大帮助。Linux系统初始化可以分成两大部分：内核初始化和系统初始化。本文分析从打开电源开关到进入用户界面Linux系统的工作过程。

　　操作系统是用户应用和计算机硬件之间的桥梁。操作系统管理整个系统的所有软硬件资源，并且向用户应用程序提供接口。在操作系统初始化的时候，系统内核检测计算机硬件，加载驱动并且设置软件环境，下面我们详细了解Linux内核初始化所做的工作。

　　先给出一个PC机的初始化流程图。

嵌入式linux启动过程

　　1、嵌入式linux启动第一步--加载BIOS

　　当你打开计算机电源，计算机会首先加载BIOS信息，BIOS信息是如此的重要，以至于计算机必须在最开始就找到它。这是因为BIOS中包含了CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息、PnP特性等等。

　　2、嵌入式linux启动第二步--读取MBR

　　众所周知，硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR，也就是Master Boot Record，即主引导记录，它的大小是512字节，里面存放了预启动信息、分区表信息。系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后，就会将其复制到0×7c00地址所在的物理内存中。其实被复制到物理内存的内容就是Boot Loader，而具体到电脑，就是lilo或者grub了。

　　3、嵌入式linux系统启动第三步--Boot Loader

　　Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核做好一切准备。系统读取内存中的grub配置信息(一般为menu.lst或grub.lst)，并依照此配置信息来启动不同的操作系统。

　　4、嵌入式linux启动第四步--加载内核

　　根据grub设定的内核映像所在路径，系统读取内存映像，并进行解压缩操作。此时，屏幕一般会输出“Uncompressing Linux”的提示。当解压缩内核完成后，屏幕输出“OK, booting the kernel”。系统将解压后的内核放置在内存之中，并调用start_kernel()函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备，完成Linux核心环境的建立。至此，Linux内核已经建立起来了，基于Linux的程序应该可以正常运行了。

　　5、嵌入式linux启动第五步--用户层init依据inittab文件来设定运行等级

　　内核被加载后，第一个运行的程序便是/sbin/init，该文件会读取/etc/inittab文件，并依据此文件来进行初始化工作。其实/etc/inittab文件最主要的作用就是设定Linux的运行等级，其设定形式是“：id:5:initdefault:”，这就表明Linux需要运行在等级5上。Linux的运行等级设定如下：

　　0：关机

　　1：单用户模式

　　2：无网络支持的多用户模式

　　3：有网络支持的多用户模式

　　4：保留，未使用

　　5：有网络支持有X-Window支持的多用户模式

　　6：重新引导系统，即重启

　　6、启动第六步--init进程执行rc.sysinit

　　在设定了运行等级后，Linux系统执行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序，它做的工作非常多，包括设定PATH、设定网络配置(/etc/sysconfig/network)、启动swap分区、设定/proc等等。

　　7、嵌入式linux启动第七步--启动内核模块

　　具体是依据/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下的文件来装载内核模块。

　　8、嵌入式linux启动第八步--执行不同运行级别的脚本程序

　　根据运行级别的不同，系统会运行rc0.d到rc6.d中的相应的脚本程序，来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

　　9、嵌入式linux启动第九步--执行/etc/rc.d/rc.local

　　rc.local就是在一切初始化工作后，Linux留给用户进行个性化的地方。可以把想设置和启动的东西放到这里。

　　10、嵌入式linux启动第十步--执行/bin/login程序，进入登录状态

　　此时，嵌入式linux系统已经进入到了等待用户输入username和password的时候了，已经可以用自己的帐号登入系统了。

结语

　　嵌入式linux启动过程非常复杂，不仅在内核状态包含处理器模式切换，系统权限的获取，设置系统中断，初始化硬件和软件环境等，在用户态也包含了功能强大而复杂的脚本，读者应该认真学习嵌入式linux入门知识，通过实践理解嵌入式linux启动过程的各个步骤，为学习Linux系统打下良好的基础。
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