Linux启动代码header.S研究

Linux内核从2.4升级到2.6之后，内核的引导过程发生了许多变化，现在研究一下Linux内核2.6版本的主要引导过程。

（参考资料：

1、《深入理解Linux内核》附录A；

2、Linux源码自带文档http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/Documentation/x86/boot.txt、

3、Linux源码header.S代码http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/arch/x86/boot/header.S

）

 

Linux内核2.6版本系统引导步骤：

1、开机执行BIOS代码，主要就是POST过程和初始化硬件设备；

2、BIOS代码运行结束后，BIOS把MBR（http://en.wikipedia.org/wiki/Master_boot_record）中的LILO第一部分代码（http://en.wikipedia.org/wiki/LILO_(boot_loader)）和分区表加载到内存地址0X00007c00，最后跳转到LILO第一部分代码；

3、LILO第一部分代码把自己加载到内存地址0X00096a00，并在内存地址0X00098000处设置实模式堆栈，然后LILO把自己的第二部分代码加载到内存地址0X00096c00，最后跳转到LILO第二部分代码；

4、LILO第二部分代码把header.S（http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/arch/x86/boot/header.S）代码，一共两个512字节（boot sector和setup）分别加载到内存地址0X00090000和0X0009200，同时把Linux小内核映像加载到内存地址0X00010000或者Linux大内核映像加载到内存地址0X00100000，最后跳转到header.S代码的setup代码（240行）；

5、header.S代码的setup过程调用main函数（http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/arch/x86/boot/main.c）（301行），最后跳转到main函数代码；

6、main函数设置临时的IDT表、GDT表、调用go_to_protected_mode()（http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/arch/x86/boot/pm.c#L104）函数（177行）进入保护模式，最后跳转到startup_32函数（http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/arch/x86/boot/compressed/head_32.S）；

7、startup_32函数调用decompress_kernel()（http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/arch/x86/boot/compressed/misc.c）函数（151行）解压Linux内核映像到内存地址0X00100000，最后跳转到startup_32函数（http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/arch/x86/kernel/head_32.S）；

8、startup_32函数为第一个进程0设置执行环境，包括初始化段寄存器、初始化内核页表、设置内核堆栈、加载GDT表、加载IDT表等，最后跳转到start_kernel()函数（http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/init/main.c#L536）；

9、start_kernel函数完整的初始化了所有Linux内核，包括进程调度、内存管理、系统时间等，最后调用kernel_thread()（http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/arch/x86/kernel/process.c#L273）函数（437行）创建init进程；

10、init进程加载开机登录画面。

PS：

Linux内核2.4版本中内核自带引导程序bootsect.S文件，其作用相当于LILO，但是在2.6内核中，引导程序统一由LILO或GRUB等来管理系统的引导，所以在2.6内核中就没必要自带引导程序了，所以在2.6内核中把bootsect.S文件和setup.S文件合成一个文件header.S文件，header.S文件被编译成1K的代码，用来保存Linux/x86 boot protocol数据（参考Linux源码自带文档http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/Documentation/x86/boot.txt文件对Linux/x86 boot protocol的介绍），以及Linux内核代码的入口函数start_of_setup，这个入口函数由LILO指定跳转到start_of_setup函数。