嵌入式 uboot引导kernel，kernel引导fs

1、uboot引导kernel： u-boot中有个bootm命令，它可以引导内存中的应用程序映像（Kernel），bootm命令对应 common/cmd_bootm.c中的do_bootm（）函数，此函数实现下面几个功能：  1)读flash中的内核映像文件 2)解压内核 3)校验内核 4)跳到内核执行（调用do_bootm_linux（）函数）

 {

  1、Stage1 start.S代码结构 u-boot的stage1代码通常放在start.S文件中，他用汇编语言写成，其主要代码部分如下
 （1） 定义入口。： 
该工作通过修改连接器脚本来完成。
 （2）设置异常向量（Exception Vector）。 
 （3）设置CPU的速度、时钟频率及终端控制寄存器。 
 （4）初始化内存控制器。 
 （5）将ROM中的程序复制到RAM中。 
 （6）初始化堆栈。 
 （7）转到RAM中执行，该工作可使用指令ldr pc来完成。
  2、Stage2 C语言代码部分 lib_arm/board.c中的start arm boot是C语言开始的函数也是整个启动代码中C语言的主函数，同时还是整个u-boot（armboot）的主函数，该函数只要完成如下操作： 
 （1）调用一系列的初始化函数。 
 （2）初始化Flash设备。 
 （3）初始化系统内存分配函数。 
 （4）如果目标系统拥有NAND设备，则初始化NAND设备。  
 （5）如果目标系统有显示设备，则初始化该类设备。 
 （6）初始化相关网络设备，填写IP、MAC地址等。 
 （7）进去命令循环（即整个boot的工作循环），接受用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。

}

2、kernel引导fs：

     1)获得可运行的Linux内核     2)内核装载时的内存空间映射     3)内核启始相关文件分析     4)arch/i386/boot/bootsect.S     5)arch/i386/boot/setup.S     6)arch/i386/boot/compressed/head.S     7)arch/i386/kernel/head.S     8)start_kernel

 {

 
 在start_kernel()函数中：
　　输出Linux版本信息（printk(_banner)）
　　设置与体系结构相关的环境（setup_arch()）
　　页表结构初始化（paging_init()）
　　使用"arch/alpha/kernel/entry.S"中的入口点设置系统自陷入口（trap_init()）
　　使用alpha_mv结构和entry.S入口初始化系统IRQ（init_IRQ()）
　　核心进程调度器初始化（包括初始化几个缺省的Bottom-half，sched_init()）
　　时间、定时器初始化（包括读取CMOS时钟、估测主频、初始化定时器中断等，time_init()）
　　提取并分析核心启动参数（从环境变量中读取参数，设置相应标志位等待处理，（parse_options()）
　　控制台初始化（为输出信息而先于PCI初始化，console_init()）
　　剖析器数据结构初始化（prof_buffer和prof_len变量）
　　核心Cache初始化（描述Cache信息的Cache，kmem_cache_init()）
　　延迟校准（获得时钟jiffies与CPU主频ticks的延迟，calibrate_delay()）
　　内存初始化（设置内存上下界和页表项初始值，mem_init()）
　　创建和设置内部及通用cache（"slab_cache"，kmem_cache_sizes_init()）
　　创建uid taskcount SLAB cache（"uid_cache"，uidcache_init()）
　　创建文件cache（"files_cache"，filescache_init()）
　　创建目录cache（"dentry_cache"，dcache_init()）
　　创建与虚存相关的cache（"vm_area_struct"，"mm_struct"，vma_init()）
　　块设备读写缓冲区初始化（同时创建"buffer_head"cache用户加速访问，buffer_init()）
　　创建页cache（内存页hash表初始化，page_cache_init()）
　　创建信号队列cache（"signal_queue"，signals_init()）
　　初始化内存inode表（inode_init()）
　　创建内存文件描述符表（"filp_cache"，file_table_init()）
　　检查体系结构漏洞（对于alpha，此函数为空，check_bugs()）
　　SMP机器其余CPU（除当前引导CPU）初始化（对于没有配置SMP的内核，此函数为空，smp_init()）
　　启动init过程（run_init_process() 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。

 }     9)第一个内核线程 - kernel_init 

三、start_kernel函数流程：

asmlinkage void __init start_kernel(void) {  char * command_line;  extern const struct kernel_param __start___param[], __stop___param[];  smp_setup_processor_id();//首先判断是否是SMP （对称多处理器）对单核SOC来说，mpidr = 0;  /*   * Need to run as early as possible, to initialize the   * lockdep hash:   */  lockdep_init(); //只初始化该哈希表一次  debug_objects_early_init();  /*   * Set up the the initial canary ASAP:   */  boot_init_stack_canary();//stack_canary的是带防止栈溢出攻击保护的堆栈  /**   * cgroup_init_early - cgroup initialization at system boot   *   * Initialize cgroups at system boot, and initialize any   * subsystems that request early init.   */  cgroup_init_early();   local_irq_disable();  early_boot_irqs_disabled = true; /*  * Interrupts are still disabled. Do necessary setups, then  * enable them  */  //初始化time ticket，时钟  tick_init();   //用以启动的CPU进行初始化。也就是初始化CPU0  boot_cpu_init();  //初始化页面  page_address_init();  printk(KERN_NOTICE "%s", linux_banner);  //CPU架构相关的初始化  setup_arch(&command_line);    //初始化内存管理   mm_init_owner(&init_mm, &init_task);  mm_init_cpumask(&init_mm);    //处理启动命令行  setup_command_line(command_line);  //可能多余的初始化可能去判断cpu的最大支持个数  setup_nr_cpu_ids();  //为每个CPU开辟一块区域？  setup_per_cpu_areas();  //准备boot_cpu.如果是SMP环境，则设置boot CPU的一些数据。在引导过程中使用的CPU称为boot CPU  smp_prepare_boot_cpu(); /* arch-specific boot-cpu hooks */  //Linux将所有物理内存分为三个区，ZONE_DMA, ZONE_NORMAM, ZONE_HIGHMEM  build_all_zonelists(NULL);    //初始化page allocation相关结构  page_alloc_init();  printk(KERN_NOTICE "Kernel command line: %s\n", boot_command_line);  //解 析启动参数  parse_early_param();  parse_args("Booting kernel", static_command_line, __start___param,     __stop___param - __start___param,     &unknown_bootoption);  /*   * These use large bootmem allocations and must precede   * kmem_cache_init()   */  setup_log_buf(0);  //初始化process ID hash表  pidhash_init();  //文件系统caches预初始化  vfs_caches_init_early();  //初始化exception table  sort_main_extable();  //初始化trap，用以处理错误执行代码  trap_init();    //初始化内存管理  mm_init();  /*   * Set up the scheduler prior starting any interrupts (such as the   * timer interrupt). Full topology setup happens at smp_init()   * time - but meanwhile we still have a functioning scheduler.   */    //进程调度初始化  sched_init();  /*   * Disable preemption - early bootup scheduling is extremely   * fragile until we cpu_idle() for the first time.   */  // 后当前进程将不能被强抢占  preempt_disable();  /*判断中断是否关闭，若打开则关闭中断*/   if (!irqs_disabled()) {  printk(KERN_WARNING "start_kernel(): bug: interrupts were "  "enabled *very* early, fixing it\n");  local_irq_disable();  }    idr_init_cache();  perf_event_init();    //Read_Copy_Update机制初始 /*初始化互斥机制*/    rcu_init();  radix_tree_init();    /*中断向量的初始化*/    /* init some links before init_ISA_irqs() */  early_irq_init();    //初始化中断  init_IRQ();  prio_tree_init();  /*初始化定时器*/    init_timers();  // 初始化高精时钟  hrtimers_init();  // 初始化软中断  softirq_init();   // 初始化时钟源  timekeeping_init();  /*初始化系统时钟*/    time_init();  /* 对内核的profile（一个内核性能调式工具）功能进行初始化 */      profile_init();    call_function_init();//???  if (!irqs_disabled())  printk(KERN_CRIT "start_kernel(): bug: interrupts were "   "enabled early\n");  early_boot_irqs_disabled = false;    /*打开IRQ中断*/   local_irq_enable();  /* Interrupts are enabled now so all GFP allocations are safe. */  gfp_allowed_mask = __GFP_BITS_MASK;  //初始化CPU Cache  kmem_cache_init_late();  /*   * HACK ALERT! This is early. We're enabling the console before   * we've done PCI setups etc, and console_init() must be aware of   * this. But we do want output early, in case something goes wrong.   */     //初始化console  console_init();  if (panic_later)  panic(panic_later, panic_param);  lockdep_info();  /*   * Need to run this when irqs are enabled, because it wants   * to self-test [hard/soft]-irqs on/off lock inversion bugs   * too:   */     //自测试锁  locking_selftest(); #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD  if (initrd_start && !initrd_below_start_ok &&      page_to_pfn(virt_to_page((void *)initrd_start)) < min_low_pfn) {  printk(KERN_CRIT "initrd overwritten (0x%08lx < 0x%08lx) - "      "disabling it.\n",      page_to_pfn(virt_to_page((void *)initrd_start)),      min_low_pfn);  initrd_start = 0;  } #endif  //页面初始  page_cgroup_init();  //页面分配debug启用  enable_debug_pagealloc();  debug_objects_mem_init();    //memory leak 侦测初始化  kmemleak_init();    //设置每个CPU的页面集合  setup_per_cpu_pageset();  numa_policy_init();  if (late_time_init)  late_time_init();  //初始化调度时钟  sched_clock_init();  /*校验延时函数的精确度*/    calibrate_delay();  /*进程号位图初始化，一般用一个page来只是所有的进程PID占用情况*/   pidmap_init();  //anonymous page?什么意思？  anon_vma_init(); #ifdef CONFIG_X86  if (efi_enabled)  efi_enter_virtual_mode(); #endif  //初始化thread info  thread_info_cache_init();  //credential  cred_init();    //初始化fork  fork_init(totalram_pages);    //初始化/proc的cache?  proc_caches_init();    buffer_init();  key_init();  security_init();  dbg_late_init();  //文件系统cache初始化  vfs_caches_init(totalram_pages);  signals_init();    /* rootfs populating might need page-writeback */  page_writeback_init(); #ifdef CONFIG_PROC_FS  proc_root_init();//本文件系统?? #endif  cgroup_init();  cpuset_init();  taskstats_init_early();  delayacct_init();  check_bugs();  acpi_early_init(); /* before LAPIC and SMP init */  //simple firmware interface  sfi_init_late();  ftrace_init();  /* Do the rest non-__init'ed, we're now alive */  rest_init(); }