参考阿尔法imx6ul开发板，作出整理。

1.首先分析 Linux 内核的连接脚本文件 arch/arm/kernel/vmlinux.lds，通过链接脚本可以

找到 Linux 内核的第一行程序是从哪里执行的

 

第 493 行的 ENTRY 指明了了 Linux 内核入口， 入口为 stext，stext 定义在文件arch/arm/kernel/head.S 中 ， 因 此 要 分 析 Linux 内 核 的 启 动 流 程 ， 就 得 先 从 文 件arch/arm/kernel/head.S 的 stext 处开始分析

 

2.打开head.S文件，进行分析

 

根据示例代码 36.2.1.1 中的注释， Linux 内核启动之前要求如下：

①、关闭 MMU。

②、关闭 D-cache。

③、 I-Cache 无所谓。

④、 r0=0。

⑤、 r1=machine nr(也就是机器 ID)。

⑥、 r2=atags 或者设备树(dtb)首地址。

 

 

第 92 行，调用函数 safe_svcmode_maskall 确保 CPU 处于 SVC 模式，并且关闭了所有的中断。 safe_svcmode_maskall 定义在文件 arch/arm/include/asm/assembler.h 中。

第 94 行，读处理器 ID， ID 值保存在 r9 寄存器中。

第 95 行，调用函数__lookup_processor_type 检查当前系统是否支持此 CPU，如果支持的就获 取 procinfo 信 息 。Linux 内核将每种处理器都抽象为一个 proc_info_list 结构体，每种处理器都对应一个procinfo。因此可以通过处理器 ID 来找到对应的 procinfo 结构

第 121 行，调用函数__vet_atags 验证 atags 或设备树(dtb)的合法性。函数__vet_atags 定义在文件 arch/arm/kernel/head-common.S 中。

第 128 行，调用函数__create_page_tables 创建页表。

第 137 行，将函数__mmap_switched 的地址保存到 r13（堆栈指针）寄存器中。 __mmap_switched 定义在文件 arch/arm/kernel/head-common.S， __mmap_switched 最终会调用 start_kernel 函数。

第 144 行 ， 调 用 __enable_mmu 函 数 使 能 MMU ， __enable_mmu 定 义 在 文 件arch/arm/kernel/head.S 中。 __enable_mmu 最终会通过调用__turn_mmu_on 来打开 MMU，__turn_mmu_on 最后会执行 r13 里面保存的__mmap_switched 函数。

 

第 104 行最终调用 start_kernel 来启动 Linux 内核， start_kernel 函数定义在文件 init/main.c中。

 

start_kernel 通过调用众多的子函数来完成 Linux 启动之前的一些初始化工作。

start_kernel 里面调用了大量的函数，每一个函数都是一个庞大的知识点，如果想要学习Linux 内核，那么这些函数就需要去详细的研究。

start_kernel 函数最后调用了 rest_init，接下来简单看一下 rest_init函数。

 

第 387 行，调用函数 rcu_scheduler_starting，启动 RCU 锁调度器

第 394 行，调用函数 kernel_thread 创建 kernel_init 线程，也就是大名鼎鼎的 init 内核进程。init 进程的 PID 为 1。 init 进程一开始是内核进程(也就是运行在内核态)，后面 init 进程会在根文件系统中查找名为“init”这个程序，这个“init”程序处于用户态，通过运行这个“init”程序， init 进程就会实现从内核态到用户态的转变。

第 396 行，调用函数 kernel_thread 创建 kthreadd 内核进程，此内核进程的 PID 为 2。kthreadd进程负责所有内核进程的调度和管理。

第 409 行，最后调用函数 cpu_startup_entry 来进入 idle 进程， cpu_startup_entry 会调用cpu_idle_loop， cpu_idle_loop 是个 while 循环，也就是 idle 进程代码。 idle 进程的 PID 为 0， idle进程叫做空闲进程，如果学过 FreeRTOS 或者 UCOS 的话应该听说过空闲任务。 idle 空闲进程就和空闲任务一样，当 CPU 没有事情做的时候就在 idle 空闲进程里面“瞎逛游”，反正就是给CPU 找点事做。当其他进程要工作的时候就会抢占 idle 进程，从而夺取 CPU 使用权。其实大家应该可以看到 idle 进程并没有使用 kernel_thread 或者 fork 函数来创建，因为它是有主进程演变而来的。

 

我们接下来重点看一下 init进程， kernel_init 就是 init 进程的进程函数。

 

 

第 932 行， kernel_init_freeable 函数用于完成 init 进程的一些其他初始化工作，稍后再来具体看一下此函数。

第 940 行， ramdisk_execute_command 是一个全局的 char 指针变量，此变量值为“/init”，也就是根目录下的 init 程序。 ramdisk_execute_command 也可以通过 uboot 传递，在 bootargs 中使用“rdinit=xxx”即可， xxx 为具体的 init 程序名字。

第 943 行，如果存在“/init”程序的话就通过函数 run_init_process 来运行此程序。

第 956 行，如果 ramdisk_execute_command 为空的话就看 execute_command 是否为空，反正不管如何一定要在根文件系统中找到一个可运行的 init 程序。 execute_command 的值是通过uboot 传递，在 bootargs 中使用“init=xxxx”就可以了，比如“init=/linuxrc”表示根文件系统中的 linuxrc 就是要执行的用户空间 init 程序。

第 963~966 行，如果 ramdisk_execute_command 和 execute_command 都为空，那么就依次查找“/sbin/init”、“/etc/init”、“/bin/init”和“/bin/sh”，这四个相当于备用 init 程序，如果这四个也不存在，那么 Linux 启动失败！

第 969 行，如果以上步骤都没有找到用户空间的 init 程序，那么就提示错误发生！

 

 

最后来简单看一下 kernel_init_freeable 函数，前面说了， kernel_init 会调用此函数来做一些init 进程初始化工作。 kernel_init_freeable 定义在文件 init/main.c 中，缩减后的函数内容如下：

 

 

第 1002 行， do_basic_setup 函数用于完成 Linux 下设备驱动初始化工作！非常重要。do_basic_setup 会调用 driver_init 函数完成 Linux 下驱动模型子系统的初始化。

第 1005 行，打开设备“/dev/console”，在 Linux 中一切皆为文件！因此“/dev/console”也是一个文件，此文件为控制台设备。每个文件都有一个文件描述符，此处打开的“/dev/console”文件描述符为 0，作为标准输入(0)

第 1008 和 1009 行， sys_dup 函数将标准输入(0)的文件描述符复制了 2 次，一个作为标准输出(1)，一个作为标准错误(2)。这样标准输入、输出、错误都是/dev/console 了。 console 通过uboot 的 bootargs 环境变量设置，“console=ttymxc0,115200”表示将/dev/ttymxc0 设置为 console，也就是 I.MX6U 的串口 1。当然，也可以设置其他的设备为 console，比如虚拟控制台 tty1，设置 tty1 为 console 就可以在 LCD 屏幕上看到系统的提示信息。

第 1020 行，调用函数 prepare_namespace 来挂载根文件系统。跟文件系统也是由命令行参数指定的，也就是 uboot 的 bootargs 环境变量。比如“root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw”就表示根文件系统在/dev/mmcblk1p2 中，也就是 EMMC 的分区 2 中。

Linux 内核启动流程就分析到这里， Linux 内核最终是需要和根文件系统打交道的，需要挂载根文件系统，并且执行根文件系统中的 init 程序，以此来进去用户态。