linux启动过程

处理器是一种统称，内部一般包含CPU、片上内存、片上外设接口等不同的硬件逻辑。
    Linux启动过程关乎处理器配置、内存配置、外围硬件配置、而不同的处理器和硬件系统会采用不同的策略，从而具体的启动过程会有所差异。但无论差异如何，从计算机系统的角度来看，启动过程一般分为三个步骤。开机并执行Bootloader程序，操作系统内核初始化，执行第一个应用程序。
    第一步是开机，开机就是给系统供电，此时硬件电路会产生一个确定的复位时序，保证CPU是最后一个被复位的器件。为什么CPU要最后被复位呢？因为，如果CPU第一个被复位，则当CPU复位后开始运行时，其他硬件内部的寄存器状态可能还没有准备好，比如磁盘或者内存，那么就可能出现外围硬件初始化错误。
    当正确完成复位后，CPU开始执行第一条指令，该指令所在的内存地址是固定的，这由CPU的制造者制定。不同的CPU可能会从不同的地址获取指令，但这个地址必须是固定的，这个固定地址所保存的程序往往被称为“引导程序”（Bootloader），因为其作用是装载真正的用户程序。
    至于如何装载，则是一个策略问题，不同的CPU会提供不同的装载方式，比如有的是通过普通的并口存储器，有的则是通过SD卡，还有的是通过RS232接口。无论硬件上使用何种接口装载，装载过程必须提供：从哪里读取用户程序？用户程序的长度是多少？装载完用户程序后应该跳转到哪里，即用户程序的执行入口在哪里？对于ARM处理器，当复位完毕后，处理器首先执行其片上ROM中的一小块程序。这块ROM的大小一般只有几KB，这段程序就是Bootloader程序，这段程序执行时会根据处理器上一些特定引脚的高低电平状态，选择从何种物理接口上装载用户程序，比如USB口，串口，SD卡，并口Flash等。多数基于ARM的实际硬件系统，会从并口NAND Flash芯片中的0x00000000地址出装载程序。对于一些小型嵌入式系统而言，该地址中的程序就是最终要执行的用户程序，而对于Android而言，该地址中的程序还不是Android程序，而是一个叫做uboot或者fastboot的程序，其作用是初始化硬件设备，比如网口，SDRAM，RS232等，并提供一些调试功能，比如想NAND Flash 中写入新的数据，这可用于开发过程中的内核烧写，升级等。当uboot（fastboot）被装载后便开始运行，它一般会先检测用户是否按下了某些特别按键，这些特别按键是uboot在编译时预先约定好的，用于进入调试模式。如果用户没有按下这些特别的按键，则uboot会从nand flash中装载linux内核，装载的地址是在编译uboot时预先约定好的。
     第二步是执行内核程序，这里所说的内核程序在上一步中指的是“用户程序”。因为从CPU的角度来看，除Bootloader外的所有程序都是用户程序，只是从软件的角度来看，用户程序被分为内核程序和应用程序。Linux内核被装载后，就开始进行内核初始化的过程。内核程序初始化时执行的操作包括，初始化各种硬件，包括内存、网络接口、显示器、输入设备，然后建立各种内部数据结构，这些数据结构将用于多线程调度及内存的管理等。Linux内核的启动步骤：
  

函数名称	所在内核源码路径	描述
start()	./arch/XXX/boot/head.S	汇编语言，进行一些cpu寄存器的配置，并调用startup_32()函数
startup_32()	./arch/xxx/boot/compress/head.S	汇编语言，配置堆栈，并对BSS段进行清空
decompress_kernel()	./arch/XXX/boot/compress/misc.c	C语言函数，用于解压内核，Linux Kernel的映像文件是一个zlib压缩格式的数据，因此需要先解压
startup_32()	./arch/XXX/kernel/head.S	进行CPU的页表配置，主要用于虚拟内存，并检测该CPU是否有浮点处理单元（FPU）支持，此时该进程为系统进程，即0号进程
start_kernel()	./init/main.c	内核内部数据初始化，配置中断向量表，并挂载ramdisk，最后调用kernel_thread()方法
kernel_thread()	./arch/XXX/kernel/process.c	该方法会根据ramdisk中的一个叫init.rc的文本文件的配置内容，启动不同的应用程序，第一个启动的程序就是地一个用户级的程序
cpu_idle()	./init/main.c	此时，内核已经可以按照进程的优先级进行调度了，当没有其他进程运行时，就调用该方法

init.rc的内容格式类似于一种脚本，但是它却不是标准的Linux脚本，而是仅用于启动的脚本。当内核程序初始化完毕后，就开始运行具体的应用程序了。在一般情况下，习惯于将第一个应用程序称为“Home程序’。
        第三步就是运行Home程序，比如Windows系统的桌面就是一个典型的Home程序。之所以称为HOME程序，是因为通过该程序可以方便地启动其他应用程序。而传统的Linux系统启动后，第一个运行程序一般是一个Terminal，尽管它表面上就像一个Dos界面，但它也可以被称为Home程序，因为Home程序设计的目标是提供一个入口，用户可以通过该入口启动其他应用程序。