说一下Linux操作系统的启动过程

BIOS 时期（Basic Input and Output System，基本输入输出系统）

插电, 重置 CS 为 0xFFFF , IP 为 0x0000, 对应 BIOS 程序
0xF0000-0xFFFFF 映射到 BIOS 程序(存储在ROM中), BIOS 做以下三件事:
- 检查硬件
- 提供基本输入(中断向量表和中断服务程序)输出(显存映射)服务

bootloader 时期

从实模式切换到保护模式

切换到保护模式需要做以下三件事:
- 启用分段, 辅助进程管理
  （注：就是在内存里面建立段描述符表，将寄存器里面的段寄存器变成段选择子，指向某个段描述符，这样就能实现不同进程的切换了。）
- 启动分页, 辅助内存管理
  （注：将内存分成相等大小的块）
- 打开其他地址线
lzma_compress.img 解压运行 grub 内核 kernel.img, kernel.img 做以下四件事:
- 解析 grub.conf 文件
- 选择操作系统
- 例如选择 linux16, 会先读取内核头部数据进行检查, 检查通过后加载完整系统内核
- 启动系统内核。

内核启动流程图

在这里插入图片描述

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创建样板进程,及各个模块初始化
- 创建第一个进程, 0号进程. set_task_stack_end_magic(&init_task) and struct task_struct init_task = INIT_TASK(init_task)
- 初始化中断, trap_init()设置很多中断门. 系统调用是通过发送中断进行
- 初始化内存管理模块, mm_init()
- 初始化进程调度模块, sched_init()
- 初始化基于内存的文件系统 rootfs，在VFS 虚拟文件系统里注册一种类型
  （注：VFS(虚拟文件系统)将各种文件系统抽象成统一接口）
- 调用 rest_init() 完成其他初始化工作

rest_init()做的其他工作如下

创建管理/创建用户态进程的进程, 1号进程
- rest_init()创建 1号进程(工作在用户态).
- 权限管理
  - x86 提供 4个 Ring 分层权限
  - 操作系统利用: Ring0-内核态(访问核心资源); Ring3-用户态(普通程序)
- 用户态调用系统调用: 用户态-系统调用-保存寄存器-内核态执行系统调用-恢复寄存器-返回用户态
- 新进程执行 kernel_init 函数, 先运行 ramdisk 的 /init 程序(位于内存中)
  - 首先加载 ELF（可执行与可链接格式）文件
  - 设置用于保存用户态寄存器的结构体
  - 返回进入用户态
  - 根文件系统的/init 加载存储设备的驱动
    （注：基于内存的文件系统。内存访问是不需要驱动的，省空间，这个就是 ramdisk。）
- kernel_init 函数启动存储设备文件系统上的 init，形成了用户态所有进程的祖先。
创建管理/创建内核态进程的进程, 2号进程
- rest_init() 通过创建 2号进程(工作在内核态)负责所有内核态线程的调度和管理