linux源码分析（二）－启动过程

全栈程序员-站长 • 2022年3月12日下午10:00 • 未分类 • 阅读 48

大家好，又见面了，我是全栈君。

前置：这里使用的linux版本是4.8，x86体系。

这篇是 http://home.ustc.edu.cn/~boj/courses/linux_kernel/1_boot.html 的学习笔记。

linux的启动过程有点像是小鱼吃大鱼，最后吃成一个胖子。

计算机中的PC寄存器是用来指示下个执行程序。最开始的时候，pc寄存器都是指向0xfffffff0。这个程序是指向BIOS的POST程序的。POST全称是Power On Self Test，意思是加点自检。过程包括内存检查，系统总线检查等。

POST过程结束，就进入到了自举过程，自举过程把MBR(主引导扇区)加载到内存中，并且执行它。这个主引导扇区是第一个扇区的前512字节。

Master Boot Record过程是为了后面一个过程准备的。它主要做的是读入GRUB stage2所在的扇区。并且执行它。

GRUB stage2 将系统切换到保护模式。设置C运行环境。

然后进入到x86/boot/header.S中执行。在这里面，你能找到main的函数入口。这个对应到x86/boot/main.c的main函数。

这个main函数执行到最后会进入go_to_protected_mode(); 进入到pm.c的这个函数的定义，除了初始化一些逻辑以外，主要是protected_mode_jump

下面就进入到boot/pmjump.S的protected_mode_jump

29 protected_mode_jump:
30        movl    %edx, %esi              # Pointer to boot_params table
31
32        xorl    %ebx, %ebx
33        movw    %cs, %bx                # 将实模式的代码段放入 bx
34        shll    $4, %ebx                # 转换为线性地址
35        addl    %ebx, 2f                # 将 in_pm32 的实模式地址转换为线性地址
36
37        movw    $__BOOT_DS, %cx        # ds 段选择子
38        movw    $__BOOT_TSS, %di        # tss 段选择子
39
40        movl    %cr0, %edx
41        orb    $X86_CR0_PE, %dl        # Protected mode
42        movl    %edx, %cr0              # 将 cr0 的0位置0是进入保护模式的标志
43        jmp    1f                      # Short jump to serialize on 386/486
44 1:
45        # 下面这段作用是跳转到 in_pm32，由于已经在保护模式，所以需要考虑段的问题
46        # Transition to 32-bit mode
47        .byte  0x66, 0xea              # ljmpl opcode
48 2:      .long  in_pm32                # offset
49        .word  __BOOT_CS              # segment
50
51        .size  protected_mode_jump, .-protected_mode_jump
52
53        .code32
54        .type  in_pm32, @function
55 in_pm32:        # 下面的注释挺清楚，就不翻译了
56        # Set up data segments for flat 32-bit mode
57        movl    %ecx, %ds
58        movl    %ecx, %es
59        movl    %ecx, %fs
60        movl    %ecx, %gs
61        movl    %ecx, %ss
62        # The 32-bit code sets up its own stack, but this way we do have
63        # a valid stack if some debugging hack wants to use it.
64        addl    %ebx, %esp
65
66        # Set up TR to make Intel VT happy
67        ltr    %di                    # 这个比较有意思
68
69        # Clear registers to allow for future extensions to the
70        # 32-bit boot protocol
71        xorl    %ecx, %ecx
72        xorl    %edx, %edx
73        xorl    %ebx, %ebx
74        xorl    %ebp, %ebp
75        xorl    %edi, %edi
76
77        # Set up LDTR to make Intel VT happy
78        lldt    %cx                    # 又是一个骗 CPU 的东西

79        # eax 是 protected_mode_jump 的第一个参数，即 header.S 中定义的 boot_params.hdr.code32_start，即 vmlinux 的入口地址
80        jmpl    *%eax                  # Jump to the 32-bit entrypoint
81
82        .size  in_pm32, .-in_pm32

最后的jmpl就跳转到
arch/x86/kernel/head_32.S的startup_32

ENTRY(initial_code)
    .long i386_start_kernel

进入到arch/x86/kernel/head32.c

asmlinkage __visible void __init i386_start_kernel(void) {
    cr4_init_shadow();
    sanitize_boot_params(&boot_params);

    x86_early_init_platform_quirks();

    /* Call the subarch specific early setup function */
    switch (boot_params.hdr.hardware_subarch) {
    case X86_SUBARCH_INTEL_MID:
        x86_intel_mid_early_setup();
        break;
    case X86_SUBARCH_CE4100:
        x86_ce4100_early_setup();
        break;
    default:
        i386_default_early_setup();
        break;
    }

    start_kernel();
}