uboot和Linux启动流程分析

imx6ull给uboot头部加的3KB信息

1. 地址信息，如镜像程序的入口地址
2. 启动数据，包含镜像要拷贝到那个地址，拷贝大小
3. 设备信息，如DDR初始化参数
4. 用户可执行代码

uboot启动流程分析

1. 将CPU切换为SVC模式，关闭IRQ、FIQ，关闭MMU
2. 设置异常向量表的起始地址
3. 关闭MMU，关闭数据CACHE，指令CACHE根据配置选择性关闭
4. 初始化内存，将uboot拷贝到内存中，清空BSS段（有的芯片uboot分为两个阶段，第一阶段由上电时cpu自动拷贝4k数据，第二阶段由再将uboot拷贝到内存中，有的cpu固件会自动初始化DDR，然后直接将uboot拷贝到内存中）
5. 初始化一部分外设，如串口、定时器等，初始化全局变量gd
6. 重定位uboot和异常向量表，清空BSS段
7. 初始化剩下的外设
8. 进入主循环中，若无操作，倒计时结束准备启动Linux内核
9. 设置启动镜像为Linux
10. 校验镜像，启动Linux内核，传递的参数为设备树地址

Linux启动流程

1. 将处理器设置为SVC模式，关闭IRQ、FIQ
2. 若是压缩的内核，则将内核解压
3. 开始真正执行内核代码，将处理器设置为SVC模式，关闭IRQ、FIQ
4. 关闭MMU和数据cache
5. 创建页表后使能MMU
6. 内核初始化，主要有解析设备树、内存管理初始化、调度器初始化、中断初始化等等
7. 创建kernel_init内核进程即init进程，运行文件系统中的init程序后成为用户空间的进程
8. 创建kthreadd内核进程，该进程负责所有内核进程的调度和管理
9. 进入idle状态，此进程的ID为0

init进程的主要工作：

1. 初始化Linux设备驱动程序，驱动初始化函数的函数指针存放在init段，循环调用所有函数指针。驱动初始化优先级分为7个初始化等级，等级数字越小优先级越高，优先级越高的越先初始化。
2. 打开标准输入、标准输出、标准错误
3. 挂载根文件系统
4. 尝试运行根文件系统的init程序，若无法运行则内核panic
5. 解析inittab，并按照配置创建子进程，主要任务有解析rcS文件，设置环境变量、挂载文件系统（由fstab文件指定）、启动shell

Linux中断

1. 软件中断号：映射的时候通过一个位图得到软件中断
2. 线性映射：通过数组映射，数组索引为硬件中断号，数组内容为软件中断号，根据软件中断号在irq_desc数组中查找对用的irq_desc结构体
3. 非线性映射：若为非线性映射，则将硬件中断号hwirq和关联的irq_data插入到revmap_tree中
4. workqueue中的线程池中至少要有一个处于运行状态的线程
5. 线程过多的判断条件：空闲线程数量大于2且空闲线程数量减2乘以4大于等于忙碌线程数量

Linux进程管理

1. deadline：用于实时任务的调度。产生一个调度点的时候，DL调度器总是选择其Deadline距离当前时间点最近的那个任务并调度它执行。
2. realtime：用于实时任务的调度。
   SCHED_FIFO：没有时间片，在被调度器选择之后，可以运行任意长时间
   SCHED_RR：有时间片，其值在进程运行时会减少。在所有的时间段都到期后，则该值重置为初始值，而进程则置于队列末尾。这确保了在有几个优先级相同的SCHED_RR进程的情况下，它们总是依次执行。
3. CFS（完全公平调度器）：
   CFS调度器抛弃以前固定时间片和固定调度周期的算法，而采用进程权重值的比重来量化和计算实际运行时间。
4. idle：调度空闲线程

Linux内存管理

1. cpu发出访问内存的虚拟地址

2. 查看TLB是否命中，若命中，则直接定位到页表，若没有命中则要在页表中查找

3. 找到页表后填充TLB，同时利用里面的地址再访问二级页表，二级页表里面存放的是物理地址

4. MMU发出物理地址，访问内存

5. 若cache命中，则直接返回查找的变量，若没有命中，则需要在内存中读取，同时填充cache

6. kmalloc和__get_free_pages适合分配小块内存，申请的内存位于DMA和常规区域的映射区，而且物理内存是连续的，与真实的物理地址只有一个固定的偏移。kmalloc和__get_free_pages分配的物理内存区域属于启动时就映射好的DMA和常规区域的页表项。

7. vmalloc适合分配大块内存，但其对应的物理内存不一定连续，虚拟内存到物理内存的映射没有简单的换算关系。

8. slab：适合频繁分配和释放的小块内存，比如inode、task_struct结构体。

struct indoe

struct indoe数据结构属于VFS层的数据结构，是磁盘文件在内存中的缓存，每一个文件都只对应一个struct indoe结构体，其包含了文件的权限、属主、属组、生成时间、访问时间、设备号等信息。内核使用struct inode结构体在内核内部表示一个文件，要访问这个文件必须找到该文件对应的struct indoe结构体。

struct file

每打开一个文件，内核都会创建多个struct file结构体，多个struct file结构体可能对应同一个文件。struct file结构体的指针被内核存放在一个数组中，数组的索引对应于用户空间的描述符。若文件描述符被关闭，则struct file被释放掉。struct file中的file_operations成员存放了该文件的操作方法。如字符设备驱动提供的读写等方法。