uclinux啟動(dòng)過(guò)程詳細分析

uclinux表示micro-control linux.即“微控制器領(lǐng)域中的Linux系統”，是Lineo公司的主打產(chǎn)品，同時(shí)也是開(kāi)放源碼的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是針對目標處理器沒(méi)有存儲管理單元MMU(Memory Management Unit)的嵌入式系統而設計的。它已經(jīng)被成功地移植到了很多平臺上。由于沒(méi)有MMU，其多任務(wù)的實(shí)現需要一定技巧。

uClinux啟動(dòng)過(guò)程

uCinux的啟動(dòng)主要經(jīng)歷三個(gè)階段。首先，必須完成CPU和存儲器的硬件初始化，在系統RAM中建立程序堆棧和數據段，建立程序的運行時(shí)的環(huán)境。初始化完成之后，uClinux內核就取得了CPU的控制權，開(kāi)始操作系統自身的初始化，這包括建立RAM中斷矢量表、加載設備驅動(dòng)程序、內存管理模塊等等。這一切完成后，uClinux啟動(dòng)一個(gè)最初的init線(xiàn)程，進(jìn)入到第三階段，這時(shí)內核已經(jīng)正常運行，外圍模塊也都就緒，開(kāi)始執行一些腳本文件(如/etc/rc腳本文件)。

一.kernel代碼段之前的系統初始化

1. uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/head.S

開(kāi)發(fā)板從上電開(kāi)始，最開(kāi)始執行的程序放在uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/head.S中。

(1) 切換模式，關(guān)閉中斷。 (line 96 )

(2) 首先程序要先給SYSCFG，EXTDBWTH，ROMCON0等一系列系統控制寄存器賦值，此時(shí)flash地址在 0X0，DRAM地址在0X1000000.(line 141 )

(3) 點(diǎn)亮I/O口的指示燈。 (line 152 )

(4) 把在flash上的image復制到DRAM上。(line 161 )

(5) 執行remap，把flash地址映射為0X1000000，DRAM地址映射為0.(line 172 )

(6) 打開(kāi)cache和write buffer.(line 196 )

(7) 設置好64K堆棧。(line 204 )

(8) 跳轉到decompress_kernel函數(line 217 )，此處的跳轉為帶返回的跳轉，以便于執行完此函數跳轉回來(lái)。

2. uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/misc.c

此時(shí)的函數decompress_kernel是用C語(yǔ)言寫(xiě)的，line 297 。

(1) makecrc();進(jìn)行crc校驗。

(2) puts(“Uncompressing Linux.。.”); 輸出linux起動(dòng)后的第一句話(huà)。

(3) gunzip();解壓縮kernel.

(4) puts(“ done， booTIng the kernel./n”);

3. uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/head.S

執行完decompress_kernel函數后，kernel又跳轉回head.S中，因為此時(shí)我們還要檢驗解壓縮之后的kernel起始地址是否緊接著(zhù)kernel image，如果是，beq call_kernel(line 220)，執行解壓后的kernel.

如果解壓縮之后的kernel起始地址不是緊接著(zhù)kernel image，執行relocate(line 236)，將其拷貝到緊接著(zhù)kernel image的地方，然后跳轉，執行解壓后的kernel.

二.kernel執行

1.uClinux-dist/linux-2.4.x/init/main.c中的start_kernel() (line 352)

系統啟動(dòng)過(guò)程到此，轉入體系結構無(wú)關(guān)的通用C代碼中，start_kernel() 中調用了一系列初始化函數，以完成kernel本身的設置。這些動(dòng)作有的是公共的，有的則是需要配置的才會(huì )執行的。

(1) 輸出Linux版本信息(printk(linux_banner))

(2) 設置與體系結構相關(guān)的環(huán)境(setup_arch())

(3) parse_opTIons(command_line);解析command_line，將其轉化為環(huán)境變量。

(4) 初始化系統IRQ(init_IRQ())

(5) 核心進(jìn)程調度器初始化(sched_init())

(6) 軟中段初始化sofTIrq_init();

(7) 時(shí)間、定時(shí)器初始化(包括估測主頻、初始化定時(shí)器中斷等，TIme_init())

(8) 控制臺初始化console_init();

(9) 核心CACHE初始化kmem_cache_init();

(10)延遲校準calibrate_delay();

(11)內存初始化(設置內存上下界和頁(yè)表項初始值，mem_init())

(12)文件，目錄，塊設備讀寫(xiě)緩沖區初始化

(13)檢查體系結構漏洞(check_bugs())

(14)啟動(dòng)init過(guò)程(創(chuàng )建第一個(gè)核心線(xiàn)程，調用init()函數，原執行序列調用cpu_idle() 等待調度，init())

至此start_kernel()結束，基本的核心環(huán)境已經(jīng)建立起來(lái)了。

2.uClinux-dist/linux-2.4.x/init/main.c中的init() (line 548)

現在我們進(jìn)入內核引導第二部分，init()函數作為核心線(xiàn)程，首先鎖定內核(僅對SMP機器有效，我們?yōu)榭蘸瘮?，然后調用 do_basic_setup() (line 551)完成外設及其驅動(dòng)程序的加載初始化。

過(guò)程如下：

* 網(wǎng)絡(luò )初始化(初始化網(wǎng)絡(luò )數據結構，包括sk_init()、skb_init()和proto_init()三部分，在proto_init()中，將調用protocols結構中包含的所有協(xié)議的初始化過(guò)程，sock_init())

* 創(chuàng )建事件管理核心線(xiàn)程(start_context_thread()函數，這是系統創(chuàng )建的第二個(gè)內核線(xiàn)程，名叫“keventd”。其代碼context_thread()也在kernel/context.c中，)

啟動(dòng)任何使用__initcall標識的函數(方便核心開(kāi)發(fā)者添加啟動(dòng)函數，此時(shí)由do_initcalls()函數啟動(dòng))。

此時(shí)系統開(kāi)始加載外部設備的初始化程序，如：在linux-2.4.x/driver/block/genhd.c中的device_init()函數，在genhd.c中由__initcall(device_init)標識在此時(shí)調用，device_init()函數是所有外部設備初始化的總入口，包括了塊設備的初始化blk_dev_init，網(wǎng)絡(luò )設備的初始化net_dev_init()和atmdev_init()等。

至此do_basic_setup()函數返回init()，在釋放啟動(dòng)內存段(free_initmem())并給內核解鎖以后，init()打開(kāi)/dev/console設備，重定向stdin、stdout和stderr到控制臺，最后，搜索文件系統中的init程序(或者由init=命令行參數指定的程序)，并使用 execve()系統調用加載執行init程序。(line 576) 。

init()函數到此結束，內核的引導部分也到此結束了，

3. uClinux-dist/linux-2.4.x/init/main.c中的execve(“/etc/init”，argv_init，envp_init); (line 579)

init進(jìn)程是系統所有進(jìn)程的起點(diǎn)，內核在完成核內引導以后，即在本線(xiàn)程(進(jìn)程)空間內加載init程序，它的進(jìn)程號是1。

init程序需要讀取/vendors/SAMSUNG/4510B/inittab文件作為其行為指針，然后執行。