uCinux的启动主要经历三个阶段。首先,必须完成CPU和存储器的硬件初始化,在系统RAM中建立程序堆栈和数据段,建立程序的运行时的环境。初始化完成之后,uClinux内核就取得了CPU的控制权,开始操作系统自身的初始化,这包括建立RAM中断矢量表、加载设备驱动程序、内存管理模块等等。这一切完成后,uClinux启动一个最初的init线程,进入到第三阶段,这时内核已经正常运行,外围模块也都就绪,开始执行一些脚本文件(如/etc/rc脚本文件)。
一.kernel代码段之前的系统初始化
1. uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/head.S
开发板从上电开始,最开始执行的程序放在uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/head.S中.
(1) 切换模式,关闭中断. (line 96 )
(2) 首先程序要先给SYSCFG,EXTDBWTH,ROMCON0等一系列系统控制寄存器赋值,此时flash地址在 0X0,DRAM地址在0X1000000.(line 141 )
(3) 点亮I/O口的指示灯. (line 152 )
(4) 把在flash上的image复制到DRAM上.(line 161 )
(5) 执行remap,把flash地址映射为0X1000000,DRAM地址映射为0.(line 172 )
(6) 打开cache和write buffer.(line 196 )
(7) 设置好64K堆栈.(line 204 )
(8) 跳转到decompress_kernel函数(line 217 ),此处的跳转为带返回的跳转,以便于执行完此函数跳转回来.
2. uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/misc.c
此时的函数decompress_kernel是用C语言写的,line 297 .
(1) makecrc();进行crc校验.
(2) puts("Uncompressing Linux..."); 输出linux起动后的第一句话.
(3) gunzip();解压缩kernel.
(4) puts(" done, booting the kernel./n");
3. uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/head.S
执行完decompress_kernel函数后,kernel又跳转回head.S中,因为此时我们还要检验解压缩之后的kernel起始地址是否紧接着kernel image,如果是,beq call_kernel(line 220),执行解压后的kernel.
如果解压缩之后的kernel起始地址不是紧接着kernel image,执行relocate(line 236),将其拷贝到紧接着kernel image的地方,然后跳转,执行解压后的kernel.
二.kernel执行
1.uClinux-dist/linux-2.4.x/init/main.c中的start_kernel() (line 352)
系统启动过程到此,转入体系结构无关的通用C代码中,start_kernel() 中调用了一系列初始化函数,以完成kernel本身的设置。这些动作有的是公共的,有的则是需要配置的才会执行的。
(1) 输出Linux版本信息(printk(linux_banner))
(2) 设置与体系结构相关的环境(setup_arch())
(3) parse_options(command_line);解析command_line,将其转化为环境变量.
(4) 初始化系统IRQ(init_IRQ())
(5) 核心进程调度器初始化(sched_init())
(6) 软中段初始化softirq_init();
(7) 时间、定时器初始化(包括估测主频、初始化定时器中断等,time_init())
(8) 控制台初始化console_init();
(9) 核心CACHE初始化kmem_cache_init();
(10)延迟校准calibrate_delay();
(11)内存初始化(设置内存上下界和页表项初始值,mem_init())
(12)文件,目录,块设备读写缓冲区初始化
(13)检查体系结构漏洞(check_bugs())
(14)启动init过程(创建第一个核心线程,调用init()函数,原执行序列调用cpu_idle() 等待调度,init())
至此start_kernel()结束,基本的核心环境已经建立起来了。
2.uClinux-dist/linux-2.4.x/init/main.c中的init() (line 548)
现在我们进入内核引导第二部分,init()函数作为核心线程,首先锁定内核(仅对SMP机器有效,我们为空函数),然后调用 do_basic_setup() (line 551)完成外设及其驱动程序的加载初始化。
过程如下:
* 网络初始化(初始化网络数据结构,包括sk_init()、skb_init()和proto_init()三部分,在proto_init()中,将调用protocols结构中包含的所有协议的初始化过程,sock_init())
* 创建事件管理核心线程(start_context_thread()函数,这是系统创建的第二个内核线程,名叫“keventd”。其代码context_thread()也在kernel/context.c中,)
启动任何使用__initcall标识的函数(方便核心开发者添加启动函数,此时由do_initcalls()函数启动)。
此时系统开始加载外部设备的初始化程序,如:在linux-2.4.x/driver/block/genhd.c中的device_init()函数,在genhd.c中由__initcall(device_init)标识在此时调用,device_init()函数是所有外部设备初始化的总入口,包括了块设备的初始化blk_dev_init,网络设备的初始化net_dev_init()和atmdev_init()等。
至此do_basic_setup()函数返回init(),在释放启动内存段(free_initmem())并给内核解锁以后,init()打开/dev/console设备,重定向stdin、stdout和stderr到控制台,最后,搜索文件系统中的init程序(或者由init=命令行参数指定的程序),并使用 execve()系统调用加载执行init程序。(line 576) .
init()函数到此结束,内核的引导部分也到此结束了,
3. uClinux-dist/linux-2.4.x/init/main.c中的execve("/etc/init",argv_init,envp_init); (line 579)
init进程是系统所有进程的起点,内核在完成核内引导以后,即在本线程(进程)空间内加载init程序,它的进程号是1。
init程序需要读取/vendors/SAMSUNG/4510B/inittab文件作为其行为指针,然后执行.
4.系统执行rc脚本.
hostname Samsung
/bin/expand /etc/ramfs.img /dev/ram0
/bin/expand /etc/ramfs2048.img /dev/ram1
mount -t proc proc /proc
mount -t ext2 /dev/ram0 /var
mount -t ext2 /dev/ram1 /ramdisk
chmod 777 /ramdisk
mkdir /var/config
mkdir /var/tmp
mkdir /var/log
mkdir /var/run
mkdir /var/lock
ifconfig lo 127.0.0.1
route add -net 127.0.0.0 netmask 255.255.255.0 lo
dhcpcd &
cat /etc/motd
rc程序执行完毕后,系统环境已经设置好了,下面就该用户登录系统了。
5.运行Sash command shell