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CPU0boot_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 CPUsmp_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_HIGHMEMbuild_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 tablesort_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 Cachekmem_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consoleconsole_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_INITRDif (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_X86if (efi_enabled)efi_enter_virtual_mode();#endif//初始化thread infothread_info_cache_init();//credentialcred_init();//初始化forkfork_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_FSproc_root_init();//本文件系统??#endifcgroup_init();cpuset_init();taskstats_init_early();delayacct_init();check_bugs();acpi_early_init(); /* before LAPIC and SMP init *///simple firmware interfacesfi_init_late();ftrace_init();/* Do the rest non-__init'ed, we're now alive */rest_init();}