Linux011引導(dǎo)啟動與初始化

引導(dǎo)啟動和系統(tǒng)初始化李韓超—2015/06/02引導(dǎo)啟動程序（boot）

bootsect.s（磁盤引導(dǎo)塊程序）

head.s（與內(nèi)核其他程序一起鏈接成system模塊）

匯編程序

setup.s（操作系統(tǒng)加載程序）

初始化程序（init）

main.cC程序引導(dǎo)啟動Bootsect.s將由BIOS讀入到內(nèi)存絕對地址0x7C00（31KB）處，當(dāng)它被執(zhí)行時(shí)就會把自己移動到絕對地址0x90000（576KB）處，并把啟動設(shè)備后2KB字節(jié)代碼（setup.s）讀入到內(nèi)存0x90200（576.5KB）處，而內(nèi)核的其他部分（system模塊：head.s和main.c）則被讀入到從內(nèi)存地址0x10000（64KB）開始處。虛線表示setup.s程序把system模塊移動到物理內(nèi)存其實(shí)位置處（這樣system模塊中代碼的地址也即等于實(shí)際的物理地址，便于對內(nèi)核代碼和數(shù)據(jù)操作）代碼注釋//bootsect.s被bios啟動子程序加載至0x7c00處，并將自己移到了0x90000處，并跳轉(zhuǎn)到那里。//然后它使用BIOS中斷將setup直接加載到自己的后面0x90200處，并將system加載到0x10000處！設(shè)備號0x306指定根文件系統(tǒng)設(shè)備是第二個(gè)硬盤的第一個(gè)分區(qū)幾個(gè)程序的開始地址ds寄存器：bootsect程序的原始地址es寄存器：bootsect被移到的地址Sub

ai，b

：ai=ai-b減法Si寄存器清零47-56行的作用是將自身（bootsect）從目前段位置0x07c0移動到0x9000處，共256字，然后跳轉(zhuǎn)到移動后代碼的go標(biāo)位處由int指令引發(fā)的中斷，讀磁盤扇區(qū)到內(nèi)存intnn為中斷類型碼，它的功能是引發(fā)中斷過程Jnc標(biāo)志位JumpnotCarry：沒進(jìn)位時(shí)跳轉(zhuǎn)68-77行的作用是利用BIOS中斷INT0x13將setup模塊從磁盤第二個(gè)扇區(qū)開始讀到0x90200開始處，共讀4個(gè)扇區(qū)。如果讀出錯，則復(fù)位驅(qū)動器，并重試判斷是否成功，成功則繼續(xù)初始化程序（init）

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利用之前去的的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)的根文件設(shè)備號以及一些內(nèi)存全局變量（主內(nèi)存的開始地址，系統(tǒng)所擁有的內(nèi)存容量，作為高速緩沖區(qū)內(nèi)存的末端地址）

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內(nèi)核進(jìn)行所有方面的硬件初始化工作（陷阱門，塊設(shè)備，字符設(shè)備和tty），還有人工設(shè)置第一個(gè)任務(wù)（task0）。

待所有初始化工作完成后程序就設(shè)置中斷允許標(biāo)志以開啟中斷，并切換到任務(wù)0中運(yùn)行

-----------以上是內(nèi)核的初始化--------------------

內(nèi)核將執(zhí)行權(quán)切換到用戶模式（任務(wù)0），也即CPU從0特權(quán)級切換到第三特權(quán)級。

此時(shí)main.c的主程序就工作在任務(wù)0中，然后系統(tǒng)調(diào)用fork（）創(chuàng)建出一個(gè)用于運(yùn)行init（）的子進(jìn)程，并在其中調(diào)用init（）函數(shù)。

進(jìn)程1執(zhí)行時(shí)原進(jìn)程0則會在系統(tǒng)空閑時(shí)被調(diào)度執(zhí)行，因此進(jìn)程0也被稱為idle進(jìn)程。

此時(shí)進(jìn)程0僅執(zhí)行pause（）系統(tǒng)調(diào)用，并又會調(diào)用調(diào)度函數(shù)。

在該函數(shù)中程序?qū)⒗^續(xù)進(jìn)行應(yīng)用環(huán)境的初始化并執(zhí)行shell登錄程序。

init（）函數(shù)的功能：1.安裝根文件目錄；2.顯示系統(tǒng)信息

3.運(yùn)行系統(tǒng)初始資源配置文件rc中的命令

4.執(zhí)行用戶登錄shell程序

首先代碼調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用setup（），用來收集硬盤設(shè)備分區(qū)表信息并安裝根文件系統(tǒng)

根文件系統(tǒng)：

內(nèi)核啟動時(shí)所掛載（mount）的第一個(gè)文件系統(tǒng)，內(nèi)核代碼的映像文件保存在根文件系統(tǒng)中，系統(tǒng)引導(dǎo)啟動程序會在根文件系統(tǒng)掛載之后從中把一些初始化腳本(如rcS,inittab)和服務(wù)加載到內(nèi)存中去運(yùn)行。

然后init（）打開一個(gè)終端設(shè)備tty0，并復(fù)制其文件描述符以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)輸入stdin，標(biāo)準(zhǔn)輸出stdout和錯誤輸出stderr設(shè)備。

內(nèi)核隨后利用這些描述符在終端上顯示一些系統(tǒng)信息。init（）又創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程2，并在其中為建立用戶交互使用環(huán)境而執(zhí)行一些初始配置操作。

*用戶交互使用環(huán)境即shell程序：一種具備特殊功能的程序，它是介于使用者和UNIX/linux操作系統(tǒng)之核心程序(kernel)間的一個(gè)接口

具體操作：內(nèi)核調(diào)用/bin/sh程序，首先通過關(guān)閉文件描述符0，并立即打開配置文件etc/rc，從而把標(biāo)準(zhǔn)輸入stdin定向到etc/rc文件上。然后再執(zhí)行shell處理rc。

最后，在新建進(jìn)程中為用戶建立一個(gè)新的會話，并運(yùn)行用戶登錄shell程序代碼注釋Inline內(nèi)嵌語句，這里使用內(nèi)嵌語句主要是防止弄亂堆棧。具體可以去看書！內(nèi)嵌語句，幾個(gè)系統(tǒng)調(diào)用中斷一些系統(tǒng)文件Extern：extern可置于變量或者函數(shù)前，以表示變量或者函數(shù)的定義在別的文件中，提示編譯器遇到此變量或函數(shù)時(shí)，在其它模塊中尋找其定義。另外，extern也可用來進(jìn)行鏈接指定。系統(tǒng)各部分初始化//這段宏讀取CMOS實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息。outb_p和inb_p是include/asm/io.h中定義的端口輸入輸出宏//定義宏，將BCD碼轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)值（因?yàn)镃MOS中存的都是BCD碼）設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間//內(nèi)核初始化主程序。初始化結(jié)束后將以任務(wù)0的身份運(yùn)行//內(nèi)核進(jìn)行所有方面的初始化工作//空閑時(shí)無限循環(huán)pause（）--------------以上是main（）即內(nèi)核初始化-----------------------//產(chǎn)生格式化信息并輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備stdout（1），即屏幕//fork（）創(chuàng)建子進(jìn)程（進(jìn)程2），子進(jìn)程返回0，父進(jìn)程返回pid//exit（）退出時(shí)的出錯碼1---操作未許可；2—文件或目錄不存在子進(jìn)程//關(guān)閉句柄0：stdin//以只讀方式打開/etc/rc//句柄：標(biāo)識應(yīng)用程序中的不同對象和同類對象中的不同的實(shí)例//execve：execve(執(zhí)行文件)在父進(jìn)程中fork一個(gè)子進(jìn)程，在子進(jìn)程中調(diào)用exec函數(shù)啟動新的程序（shell程序）（接上）186-188：父進(jìn)程等待子進(jìn)程的結(jié)束。&i是存放返回狀態(tài)信息的位置。如果wait（）返回值不等于子進(jìn)程號，則繼續(xù)等待。//創(chuàng)建子進(jìn)程失敗//關(guān)閉stdin，stdout，stderr

//再次執(zhí)行系統(tǒng)解釋程序/bin/sh//復(fù)制一個(gè)現(xiàn)有的句柄，產(chǎn)生一個(gè)與“源句柄特性”完全一樣的新句柄