Linux内核启动流程

Linux内核启动流程：
先找到Linux的入口地址，入口地址在链接脚本vmlinux.lds中定义    
启动前在启动之前，确保MMU，D-cache，I-cache关闭，R0寄存器置空，R1寄存器存入机器ID，用于标识硬件平台型号，R2寄存器存放设备树指针地址

阶段一：汇编层初始化（检查硬件兼容性、准备内存映射环境、为 C 语言运行铺路）
具体步骤：
1、确保 CPU 处于SVC 模式（超级用户模式，拥有最高权限），并关闭所有中断（避免初始化被中断打断），为后续操作提供稳定环境。
2、读CPU ID，获取当前CPU硬件标识，在kernel预设的proc数组中匹配CPU，匹配成功的话，就返回该CPU的procinfo结构体（MMU flags、缓存操作函数），存入R5寄存器中。
3、验证R2寄存器中的dtb合法性，如果出现异常，则后续内核可能无法获取硬件资源。
4、创建临时页表，为后续 “使能 MMU” 做准备（MMU 需要页表实现 “物理地址→虚拟地址” 映射），仅映射内核代码段、数据段和关键硬件寄存器地址，无需完整映射所有内存（后续会扩展）
5、最终调用start_kernel，调用（CPU结构体）procinfo中预设的 CPU 初始化函数（如缓存控制器配置、MMU 准备），使能 MMU，CPU 开始使用虚拟地址，MMU 使能完成后，自动跳转到r13存储的__mmap_switched，进入 C 层初始化。

阶段二：C 语言层内核层初始化
start_kernel是内核 C 层的 “总入口”，相当于内核的 “main 函数”，会调用数十个初始化函数，完成：
1、内存管理子系统初始化（如页表扩建、内存分配器buddy初始化）；
2、中断控制器初始化（GIC初始化，使能中断响应）
3、进程调度器初始化（）
4、虚拟文件系统初始化（VFS）（为后续挂在根文件系统做准备）
5、调用rest_init，进入“核心进程初始化”阶段

阶段三：核心进程创建
rest_init的核心目标是 “创建 Linux 系统的 3 个核心进程”，奠定系统进程模型
1、启动 RCU 锁调度器（Read-Copy-Update，内核并发控制机制），为多核环境下的进程同步提供支持。
2、创建PID=1 的 init 进程（kernel_init），核心任务：完成设备驱动初始化、挂载根文件系统、启动用户空间的 init 程序。
3、创建PID=2 的 kthreadd 进程，负责创建和调度所有内核线程（如 I/O 线程、定时器线程）。
4、初始化并启动idle 进程（空闲进程）（当前进程，PID=0），CPU 空闲时运行的 “空闲进程”，优先级最低，仅在无其他进程可调度时执行。

阶段四、衔接用户空间，kernel_init函数
kernel_init是 PID=1 的 init 进程的核心逻辑，目标是 “完成内核到用户空间的过渡”，分为 “前期初始化” 和 “启动用户空间 init 程序” 两部分：
前期初始化：
1、wait_for_completion(&kthreadd_done)    等待 kthreadd 进程完全就绪，避免 init 进程创建内核线程时 kthreadd 未初始化。
2、smp_init() → sched_init_smp()    初始化 SMP（对称多处理）：唤醒多核 CPU（如 ARM Cortex-A7 的其他核心）；初始化多核进程调度逻辑，确保多核心能协同工作。
3、调用driver_init，初始化内核驱动模型子系统（如 platform 总线、USB 总线），遍历并初始化所有已注册的设备驱动（如 GPIO、UART、存储控制器驱动），让硬件具备工作能力。
4、初始化系统控制台：打开/dev/console（由 Bootloader 的bootargs指定，如console=ttymxc0,115200对应串口 1），文件描述符为0（标准输入）；
5、挂载根文件系统：读取bootargs中的root参数（如root=/dev/mmcblk1p2表示根文件系统在 EMMC 分区 2）；初始化存储设备（如 EMMC、SD 卡），挂载根文件系统（如 ext4 格式），让内核能访问用户空间的文件。

启动用户空间 init 程序：init 进程的最终目标是启动用户空间的init程序（系统第一个用户进程）