嵌入式linux启动信息完全注释
2011-06-16 16:17
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摘要
我们在这里讨论的是对嵌入式
linux
系统的启动过程的输出信息的注释，通过我们的讨论，大家会对嵌入式
linux
启动过程中出现的、以前感觉熟悉的、但却又似是而非的东西有一个确切的了解，并且能了解到这些输出信息的来龙去脉。
嵌入式
linux
的启动信息是一个很值得我们去好好研究的东西，它能将一幅缩影图呈现在我们面前，来指导我们更加深入地理解
linux
内核。
关键字
：
linux
，嵌入式，启动，
bootloader
正文
作为一名嵌入系统开发者，你一定遇到过下面的情景：
在某论坛上看到一篇帖子，上面贴着嵌入式
linux
开发板启动时的有关信息，然后大家在帖子里讨论着这个启动过程中出现的问题，随机举例如下：
上面的这些输出信息，也可能包括你自己正在做的嵌入式
linux
开发板的输出信息，其中的每一行，每一个字的含义，你是否深究过，或者说大部分的含义你能确切地知道的？本人想在这里结合本人在实践中一些体会来和广大嵌入式
linux
的开发者一起读懂这些信息。
我们在这里将以一个真实的嵌入式
linux
系统的启动过程为例，来分析这些输出信息。启动信息的原始内容将用标记标出，以区别与注释。
嵌入式
linux
的启动主要分为两个阶段：
①
第一部分
bootloader
启动阶段
②
第二部分
linux
内核初始化和启动阶段
第一节：
start_kernel
第二节：用户模式
( user_mode )
开始，
start_kernel
结束
第三节：加载
linux
内核完毕，转入
cpu_idle
进程
第一部分
: bootloader
启动
Bootloader
头信息，版本，编译时间等，这个因不同的
bootloader
的设计而有所不同，由此你能看出
bootloader
的版本信息，有很多使用的是通用的
bootloader
，如
u-boot
，
redboot
等。
将
bootloader
加载到内存
ram
中的
0x90060000
处，即将
bootloader
加载到内存的高端地址处。
Linux
内核将被
bootloader
加载到
0x90090000
处。
查找到了启动
boot
的配置信息
从
flash
中启动代码，此处的
flash
为并行闪存。
Flash
的分类列举如下：
闪存分三类：并行，串行，不可擦除。
①并行
Parallel flash
NOR Flash
，
Intel
于
1988
年发明．随机读取的速度比较快，随机按字节写，每次可以传输
8Bit
。一般适合应用于数据
/
程序的存贮应用中．
NOR
还可以片内执行
(execute-in-place)XIP
．写入和擦除速度很低。
NAND Flash
，
1989
年，东芝公司发明．是以块和页为单位来读写的，不能随机访问某个指定的点
.
因而相对来说读取速度较慢，而擦除和写入的速度则比较快
,
每次可以传输
16Bit,
一般适用在大容量的多媒体应用中，容量大。如：
CF
，
SM.
②串行
Serial Flash
是以字节进行传输的，每次可以传输
1-2Bit.
如：
MMC,SD,MS
卡．串行闪存器件体积小，引脚也少，成本相对也更低廉。
③不可擦除
Mask Rom Flash
的特点是一次性录入数据，具有不可更改性，经常运用于游戏和需版权保护文件等的录入。其显著特点是成本低。
注意：
任何
flash
器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。
NAND
器件执行擦除操作是十分简单的，而
NOR
则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为
0
。
从上面的信息，我们可以对
flash
类型特点有个比较明确的了解。
开发板上所使用的
CPU
的主频为
200MHZ
．
动态内存
ram
大小为
128M
。这里我们列举一下内存的类型及工作原理。
根据内存的工作原理可以划分出两种内存：
DRAM
和
SRAM
①
DRAM
表示动态随机存取存储器。这是一种以电荷形式进行存储的半导体存储器。
DRAM
中的每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成。数据存储在电容器中。电容器会由于漏电而导致电荷丢失，因而
DRAM
器件是不稳定的。为了将数据保存在存储器中，
DRAM
器件必须有规律地进行刷新。
②
SRAM
是静态的，因此只要供电它就会保持一个值。一般而言，
SRAM
比
DRAM
要快，这是因为
SRAM
没有刷新周期。每个
SRAM
存储单元由
6
个晶体管组成，而
DRAM
存储单元由一个晶体管和一个电容器组成。相比而言，
DRAM
比
SRAM
每个存储单元的成本要高。照此推理，可以断定在给定的固定区域内
DRAM
的密度比
SRAM
的密度要大。
SRAM
常常用于高速缓冲存储器，因为它有更高的速率；而
DRAM
常常用于
PC
中的主存储器，因为其拥有更高的密度。
在嵌入式系统中使用
DRAM
内存的设计比较广泛。
地址辅助说明：
先说明一下内存地址数字情况，主要是为了方便记忆。
可以访问的内存为
4G
。
0x40000000
是
1GB
处；
0x00040000
是
256K
处，
0x00020000
是
128K
处，
0x90000000
是
2GB
多的地方。
1M
->0x00100000,
2M
->0x00200000,
8M
->0x00800000
16M
->0x01000000,
32M
->0x02000000
256M
->0x10000000
64K->0x00010000
4K->0x00001000
这个是个快速记忆的方法，你可以根据地址中
1
的位置和其后
0
的个数来快速知道换算后的地址是在多少兆的地方。比如，
1
的后面
5
个
0
，代表
1M
的大小，
6
个
0
，代表
16M
，以此类推。
ROMFS found at 0x46040000, Volume name = rom 43f291aa
romfs,
只读文件系统所在的地址为：
0x46040000 (flash
映射后的第
3
分区
)
。
卷名为
rom
。
romfs
和
rootfs
概念上有所区别。
flash
在内存中的的起始地址为
0x46000000,
而
ROMFS
在
flash
分区上的起始位置为
0x00040000
，所以
ROMFS
在内存地址中的位置就为
0x46040000
。这个细节的部分可以参考
flash
分区时的地方，
Creating 3 MTD partitions
。
romfs
中包括
kernel
和
app
应用，不包括
bootloader
和
firmware
信息头。
romfs
只读文件系统里的内容有很多种分类方法，我们可以将
kernel
和
app
同时放里面，作为根文件系统下的一个文件，也可以在
flash
上另外划分区域来分别存放。
VFS
虚拟文件系统交换器
在
linux
系统中，目前已经开发出多种文件系统，那么如何让这些文件系统能共存在一个系统中呢，从
linux 2.0
开始，引入了虚拟文件系统管理器
VFS
的概念。
Linux
下的文件系统主要可分为三大块：
①
一是上层的文件系统的系统调用，
②
二是虚拟文件系统交换器
VFS(Virtual Filesystem Switch)
，
③
三是挂载到
VFS
中的各实际文件系统，例如
ext2
，
jffs
等。
VFS
的确切叫法是
Virtual Filesystem Switch
虚拟文件系统交换器，这里的
VFS
中的“
S
”是指的
switch
，这个需要强调一下的，它很容易被混淆成“
system
”，如果理解成“
system
”将是不正确的，请多加注意。
VFS
是具体文件系统
filesystem
的一个管理器。
VFS
是
Linux
内核中的一个软件层，
一种软件机制，
它也提供了内核中的一个抽象功能，允许不同的文件系统共存，可以称它为
Linux
的文件系统管理者，
与它相关的数据结构只存在于物理内存当中。所以在每次系统初始化期间，
Linux
都首先要在内存当中构造一棵
VFS
的目录树。
VFS
中的各目录其主要用途是用来提供实际文件系统的挂载点。而
rootfs
将是这个目录树的根结点的（
root
），即
"/"
目录，
VFS
的结构就是从这个
rootfs
开始的。有了
VFS
，那么对文件的操作将使用统一的接口，将来通过文件系统调用对
VFS
发起的文件操作等指令将被
rootfs
文件系统中相应的函数接口所接管。
注意：
rootfs
并不是一个具体的文件系统类型，如
jffs
。它只是一个理论上的概念。在具体的嵌入系统实例中，可以将某种具体的文件系统设置为根文件系统
rootfs
，如我们可以设置
romfs
为根文件系统，也可以设置
jffs
为根文件系统。
这里的
ROMFS
只读文件系统
只是一种具体的文件系统类型，也是在嵌入系统中经常使用到的类型。
看完了上面的内容，以后你对出现的类似“
kernel Panic:VFS:Unable to mount root fs on 0:00”
的含义应该已经了解了。其中“
VFS:
”就是
虚拟文件系统管理器操作时的输出信息了。
linux kernel
内核文件名，它是在只读文件系统
romfs
上的一个组成部分。
将
romfs
中的
linux kernel
解压缩到
0x90090000,
之后会从这个内存地址启动内核。
romfs
为压缩格式文件
,
使用压缩的只读文件系统，是为了保持制作出来的整个系统所占用的
flash
空间减小。这个内核的大小为
1.3M
左右，这也是目前大多数嵌入系统所使用的方法。
释放，解压中。。。（变大，充气
,
膨胀）
做释放后的
CRC
检查
kernel
已经被从
romfs
中释放到内存地址
0x90090000
处，可以跳转到此处启动
kernel
了，这里是指定的
kernel
的起始地址
系统等待启动，后面将看到
linux kernel
的启动过程了。
第二部分
: linux
内核初始化以及启动
第一节：
start_kernel
Linux
的源代码可以从
www.kernel.org
得到，或者你可以查看
linux
代码交叉引用网站： http://lxr.linux.no/
进行在线的代码查看，这是一个很好的工具网站。
在
start_kernel
中将调用到大量的
init
函数，来完成内核的各种初始化。如：
page_address_init();
sched_init();
page_alloc_init();
init_IRQ();
softirq_init();
console_init();
calibrate_delay();
vfs_caches_init(num_physpages);
rest_init();
具体内容可以参考
[http://lxr.linux.no/source/init/main.c]
上面的代码输出信息，是跟踪
linux
代码分析后得到的，进入
init
目录下的
main.c
的
start_kernel
启动函数
.
嵌入式
linux
使用的是
linux
内核版本为
2.4.22
linux source code
代码中
start_kernel
中输出的
linux_banner
信息。这个信息是每个
linux kernel
都会打印一下的信息，如果你没有把这句去掉的话。
Found bootloader memory map at 0x10000fc0.
bootloader
经过内存映射后的地址为：
0x10000fc0,
按上面的地址换算方法，
1
后面有
7
个
0
，那么虚拟地址
256M
左右处。
pT110
是
ARM
微处理器
arm
核的一种，另一种为
pT100
。此处为显示
ARM
的类型。
预留内存大小，在节点
0
上总共
20
页
, zone(0)
设置最小内存为
12MB, zone(1)
和
zone(2)
为
0
页。警告：对齐不正确
Kernel
启动命令设为：
/dev/mtdblock3
（在后面的说明中会看到
mtdblock3
是指的
flash
上的
romfs
分区。），用来指定根文件系统所在的位置，
kernel
会将块设备
mtdblock3
当作文件系统来处理。
也就是说，内核会根据上面的
kernel
命令行，知道只读文件系统
romfs
将是根文件系统
rootfs
。
start_kernel(void)
中输出的上面的这句信息。
这行命令是在
linux
内核启动过程中都会输出的一句。
代码中
console_init()
的输出信息
,
显示控制台属性：一般使用
VGA text console
，标准是
80 X 25
行列的文本控制台，这里是对属性进行了设置。
串口设置值为
115200
，此为波特率输出信息。对串口设置的信息做一个打印的动作，在调试时会非常有用。
Calibrate:
校准
,
进入时延校准循环。检查
CPU
的
MIPS(
每秒百万条指令
)
，
Bogo
是
Bogus(
伪
)
的意思。这里是对
CPU
进行一个实时测试，来得到一个大体的
MIPS
数值
Bogomips,
是由
linus Torvalds
写的
,
是
Linux
操作系统中衡量计算机处理器运行速度的一种尺度。提供这种度量的程序被称为
BogoMips
，当启动计算机时，
BogoMips
能显示系统选项是否处于最佳性能。
linux
内核中有一个函数
calibrate_delay
（）
,
它可以计算出
cpu
在一秒钟内执行了多少次一个极短的循环，计算出来的值经过处理后得到
BogoMIPS
值
你可以将计算机的
bogomips
与计算机处理器的
bogomips
进行比较。
Torvalds
称这个程序为
BogoMips
来暗示两台计算机间的性能度量是错误的，因为并非所有起作用因素都能被显示出来或被认可。尽管计算机基准中经常用到
MIPS
，但环境的变化容易导致度量的错误。
Bogomips
能测出一秒钟内某程序运行了多少次。
察看
/proc/cpuinfo
文件中的最后一行也能得到这个数值。
上面这个输出，在所有的
linux
系统启动中都会打印出来。
进入内存初始化
mem_init(void), [arch/i386/mm/init.c]
当前内存使用情况，将列出总的内存大小
,
及分配给内核的内存大小
:
包括代码部分，数据部分，初始化部分
,
总共刚好
4M
。请留意此处的内核的内存大小的各个值。
进入虚拟文件系统
VFS
初始化
vfs_caches_init()
名词：
①
Dentry
：目录数据结构
②
Inode
：
i
节点
③
Mount cache
：文件系统加载缓冲
④
buffer cache
：内存缓冲区
⑤
Page Cache
：页缓冲区
Dentry
目录数据结构
(
目录入口缓存
),
提供了一个将路径名转化为特定的
dentry
的一个快的查找机制
,Dentry
只存在于
RAM
中；
i
节点
(inode)
数据结构存放磁盘上的一个文件或目录的信息，
i
节点存在于磁盘驱动器上
;
存在于
RAM
中的
i
节点就是
VFS
的
i
节点，
dentry
所包含的指针指向的就是它；
buffer cache
内存缓冲区，类似
kupdated
，用来在内存与磁盘间做缓冲处理；
Page Cache
用来加快对磁盘上映像和数据的访问。
在内存中建立各个缓冲
hash
表，为
kernel
对文件系统的访问做准备。
VFS
（
virtual filesystem switch
）虚拟文件切换目录树有用到类似这样的结构表。
上面的输出信息，在一般的
linux
启动过程中都会看到。
conformance:
顺应
,
一致。即
POSIX
适应性检测。
UNIFIX
是一家德国的技术公司，
Linux
原本要基于
POSIX.1
的
,
但是
POSIX
不是免费的
,
而且
POSIX.1
证书相当昂贵
.
这使得
Linux
基于
POSIX
开发相当困难
. Unifix
公司
(Braunschweig,
德国
)
开发了一个获得了
FIPS 151-2
证书的
Linux
系统
.
这种技术用于
Unifix
的发行版
Unifix Linux 2.0
和
Lasermoon
的
Linux-FT
。
在
2.6
的内核中就将上面的这句输出给拿掉了。
第二节：用户模式
( user_mode )
开始，
start_kernel
结束
设备的初始化
init()--->do_basic_init()--->pci_init()
，初始化
PCI
，检测系统的
PCI
设备。
英国威尔士，斯旺西大学的
NET3.039, TCP/IP
协议栈
此信息，在
linux
启动过程中都会出现。
对
Socket
的初始化，
socket_init()
，
Netlink
一种路由器管理协议
(linux-2.4.22/net/core/Rtnetlink.c
，
Routing netlink socket interface: protocol independent part
。
其中
RT
是
route
路由的意思。这句输出是在
create
产生
rtnetlink
的
socket
套接字时的一个调试输出。
)
此信息，在
linux
启动过程中都会出现。
启动交换守护进程
kswapd
，进程
IO
操作例程
kpiod
kswapd
可以配合
kpiod
运行。进程有时候无事可做，当它运行时也不一定需要把其所有的代码和数据都放在内存中。这就意味着我们可以通过把运行中程序不用的内容切换到交换分区来更好的是利用内存。大约每隔
1
秒，
kswapd
醒来并检查内存情况。如果在硬盘的东西要读入内存，或者内存可用空间不足，
kpiod
就会被调用来做移入
/
移出操作。
kswapd
负责检查，
kpiod
负责移动。
加载日志块设备驱动。
日志块设备是用来对文件系统进行日志记录的一个块设备。日志文件系统是在传统文件系统的基础上，加入文件系统更改的日志记录。
它的设计思想是：跟踪记录文件系统的变化，并将变化内容记录入日志。日志文件系统在磁盘分区中保存有日志记录，写操作首先是对记录文件进行操作，若整个写操作由于某种原因
(
如系统掉电
)
而
中断，系统重启时，会根据日志记录来恢复中断前的写操作。在日志文件系统中，所有的文件系统的变化都被记录到日志，每隔一定时间，文件系统会将更新后的元
数据及文件内容写入磁盘。在对元数据做任何改变以前，文件系统驱动程序会向日志中写入一个条目，这个条目描述了它将要做些什么，然后它修改元数据。
Devfs
模块的输出信息。
设备文件系统
devfs
，版本
1.12c
，
Pty
模块的输出信息，与控制台操作有关的设置。
将通过
devpts
文件系统使用
Unix98 PTYs
，（
Pseudo-ttys (telnet etc) device
是伪
ttys
设备的缩写。
①
TTY(/dev/tty)
是
TeleTYpe
的一个老缩写，为用户输入提供不同控制台的设备驱动程序。它的名字来源于实际挂接到
UNIX
系统的、被称为电传打字机
(teletype)
的终端。在
Linux
下，这些文件提供对虚拟控制台的支持，可以通过按＜
Alt-F1
＞到＜
Alt-F6
＞键来访问这些虚拟控制台。这些虚拟控制台提供独立的、同时进行的本地登录对话过程
②
ttys(/dev/ttys)
是计算机终端的串行接口。
/dev/ttyS0
对应
MS-DOS
下的
COM1
。
使用
make dev
脚本
MAKEDEV
来建立
pty
文件。这样系统内核就支持
Unix98
风格的
pty
了。在进行
Telnet
登录时将要用到
/dev/pty
设备。
pty
是伪终端设备，在远程登录等需要以终端方式进行连接，但又并非真实终端的应用程序中必须使用这种设备，如
telnet
或
xterm
等程序。
Linux 2.2
以后增添了
UNIX98
风格的
Pty
设备，它使用一个新的文件系统
(devpts
针对伪终端的文件系统
)
和一个克隆的设备
cloning device
来实现其功能。
linux-2.4.22/drivers/char/Pty.c,
在
devfs_mk_dir (NULL, "pts", NULL);
时会输出上面的信息。
加载返还块设备驱动，最多支持
8
个设备
网卡驱动，基地址为：
0x60112000
，
MAC
地址
:00:10:0d:42:a0:03,
中断号：
14
RTL8139
的
接收路径设计成一个环形缓冲区（一段线性的内存，映射成一个环形内存）。当设备接收到数据时，数据的内容就保存在这个环形缓冲区内并更新下个存储数据的地
址（第一个数据包的开始地址＋第一个数据包的长度）。设备会一直保留缓冲区内的数据直到整个缓冲区耗尽。这样，设备会再次重写缓冲区内起始位置的内容，就
像一个环那样。
从
2.2
版内核升级到
2.4
版时
, RTL-8139
支持模块已不再叫
rtl8139
，而叫它
8139too
，现在你再看到
8139too
就不会不明白它的来由了吧。
USB
设备信息，
USB
会被当做
SCSI
来处理。
软中断信息输出。
Tasklet
是在
2.4
中才出现，它是为了更好地利用多
CPU
。
探测
XX
的闪存（
Flash Memory
）
,"NOR NAND Flash Memory Technology"
Amd/Fujitsu Extended Query Table v1.3 at 0x0040
number of CFI chips: 1
AMD
与富士通合资设立的
Flash
供货商
Spansion
。
AMD
因获利不佳
,
已经退出
Flash
市场，后续由
Spansion
合资公司经营
.
主要生产
NOR
类型的
flash,
特点是容量小，速度快。
Spansion
商标的
flash
，在我们开发中会经常看到。以后大家看到
Spansion
的芯片，就能了解到它和
AMD
还有富士通的来龙去脉了。
Common flash Interface (CFI)
是指一个统一的
flash
访问接口，表示这种
flash
是这种接口类型的。
使用
flash
写缓冲方式
flash
提供了写
BUFFER
的命令来加快对
flash
上块的操作。对
Flash
擦除和写数据是很慢的。如果用写
BUFFER
的命令会快一点。据手册上说，会快
20
倍。
Buffer Size
：
5 bytes
的
buffer
缓冲不是每个块都有，是整个
flash
只有一个
5 bytes
的
buffer
，用写
BUFFER
命令对所有的块进行写操作，都要用同一个
buffer,
写
Buffer
是主要检查
buffer
是否
available
，其实
buffer
起缓冲作用，来提高工作效率。
比如某
flash
有
128
个
128K
字节块。允许用户对任意块进行字节编程和写缓冲器字节编程操作，每字节编程时间为
210
μ
s
；若采用写缓冲器字节编程方式，
32
字节编程共需
218
μ
s
，每字节编程时间仅为
6.8
μ
s
。芯片的块擦除时间为
1s
，允许在编程或块擦除操作的同时进行悬挂中断去进行读操作，待读操作完成后，写入悬挂恢复命令，再继续编程或块擦除。
此处为重要信息部分，需要特别留意。
在内存中映射过的
flash,
创建三个
MTD
分区：
flash
上的内容将被映射到内存中的对应地址
前
128K
为
BootLoader--->0x00000000-0x00020000
接着的
128K
为系统配置信息
Config
存放的位置
--->0x00020000-0x00040000
再后面的
16M - 2X128K
为
romfs
的存放处
.--->0x00040000-0x01000000
上面的内容，大家可以根据前面的换算公式得到。
A>
编译的
bootloader
一般大小约
50K
左右；
B>
在此处就知道了配置信息
config
是放在第
2
分区中的；
C>
制作的
romfs
的大小
,
一般为
8M
或
10M
左右，所以能放得下；
嵌入式
Linux
内核的块设备驱动：
对于
linux
的根文件系统，目前有三种块设备的驱动可以选择，它们分别是：
a
）
Blkmem
驱动
b
）
MTD
驱动
c) RAM disk
驱动
Blkmem
驱动是专门为嵌入式
linux
开发的一种块设备驱动，它是嵌入式
linux
系统中最为古老和通用的块设备驱动。它原理相对简单但是配置比较复杂，需要根据你即的
Flash
的分区使用情况来修改代码。当然修改的结果是它可以对一些
NOR
型的
Flash
进行读写操作。不过目前支持的
Flash
类型不够多。如果新加入对一种
Flash
的支持需要作的工作量比较大。
Linux
的
MTD
驱动是标准
Linux
的
Flash
驱动。它支持大量的设备，有足够的功能来定义
Flash
的分区，进行地址映射等等。使用
MTD
你可以在一个系统中使用不同类型的
Flash
。它可以将不同的
Flash
组合成一个线性的地址让你来使用。
在标准的
Linux 2.4
内核中
MTD
有一系列的选项，你可以根据个人系统的需要来选择，定制。
另外一种选择就是
RAM disk
驱动。在
PC
上它经常用于没有硬盘的
Linux
的启动过程。它和
Flash
没有直接的关系。不过当
Flash
上启动的是经过压缩的内核时。
RAM disk
可以作为根文件系统。
MTD
驱动提供了对
Flash
强大的支持
,
你通过它甚至可以在
Flash
上运行一个可以读写的真正的文件系统，比如
JFFS2
。而
Blkmem
驱动则望尘莫及。
调用
inet_init [ linux-2.4.22/net/ipv4/Af_inet.c ]
时的输出信息
,
在启动过程中被
socket.c
调用到。
列出可以支持的
IP
协议，此处为
kernel
源代码
inet_add_protocol(p);
的输出。
在
linux
启动过程中，都会看到这句的输出。
IP
路由代码的输出信息。
ip_rt_init [ linux-2.4.22/net/ipv4
＼
Route.c ]
，
Set the IP module up
，路由缓冲
hash
表
TCP
协议初始化输出信息。
tcp_init [ linux-2.4.22/net/ipv4/Tcp.c ],
UNIX
网络协议信息。
af_unix_init[ linux-2.4.22/net/unix/Af_unix.c ],
多种连接的一种
(IPv4, UNIX
domain sockets, IPv6
和
IrDA). SMP
对称多处理器—
Symmetrical Multi
Processing
，这里主要是指
UNIX
的一些网络协议．
上面的关于网络的输出信息是在
linux
启动信息中都会出现的。
加载各种文件系统
会出现“
cramfs: wrong magic
”，别担心这没有什么害处，这个是
kernel
的书写
bug
，在
2.6
中有修改之，它是一个警告信息，用来检查
cramfs
的
superblock
超级块的。
superblock
也是
VFS
要用到的数据结构。
代码
linux-2.4.22/fs/cramfs/Inode.c
：
超级块是文件系统的“头部”。它包含文件系统的状态、尺寸和空闲磁盘块等信息。如果损坏了一个文件系统的超级块（例如不小心直接将数据写到了文件系统的超级块分区中），那么系统可能会完全不识别该文件系统，这样也就不能安装它了，即使采用
e2fsck
命令也不能处理这个问题。
Cramfs
文件系统：
cramfs
是
Linus Torvalds
本人开发的一个适用于嵌入式系统的小文件系统。由于它是只读的，所以，虽然它采取了
zlib
做压缩，但是它还是可以做到高效的随机读取。
cramfs
不会影响系统读取文件的速度，又是一个高度压缩的文件系统。
我们制作
image
文件之后，我们还要考虑怎样才能在系统运行的时候，把这个
image
文件
mount
上来，成为一个可用的文件系统。由于这个
image
文件不是一个通常意义上的
block
设备，我们必须采用
loopback
设备来完成这一任务，如：
mount -o loop -t cramfs /usr.img /usr
这样，就可以经由
loopback
设备，把
usr.img
这个
cramfs
的
image
文件
mount
到
/usr
目录上去了。内核中需要对
loopback
这个设备的支持。
cramfs
的压缩效率一般都能达到将近
50%
。
Cramfs
通过优化索引节点表的尺寸和除去传统文件系统中文件之间的空间浪费来达到节约空间的目的。它还使用了
zlib
压缩，实现优于
2:1
的压缩比例。解压缩过程的系统开销并不是很大，因为
Cramfs
支持指定单块的解压，而并不必解压缩整个文件。
Cramfs
不仅能节省空间，还能避免非正常关机导致的等待
fsck
或手工进行
fsck
的麻烦。它通过只读的方式达到这一目的。
RamDisk
有三种实现方式：
在
Linux
中可以将一部分内存
mount
为分区来使用，通常称之为
RamDisk
，分为：
Ramdisk, ramfs, tmpfs.
①
第一种就是传统意义上的，可以格式化，然后加载。
这在
Linux
内核
2.0/2.2
就已经支持，其不足之处是大小固定，之后不能改变。
为了能够使用
Ramdisk
，我们在编译内核时须将
block device
中的
Ramdisk
支持选上，它下面还有两个选项，一个是设定
Ramdisk
的大小，默认是
4096k
；另一个是
initrd
的支持。
如果对
Ramdisk
的支持已经编译进内核，我们就可以使用它了：
首先查看一下可用的
RamDisk
，使用
ls /dev/ram*
首先创建一个目录，比如
test
，运行
mkdir /mnt/test
；
然后对
/dev/ram0
创建文件系统，运行
mke2fs /dev/ram0
；
最后挂载
/dev/ram0
，运行
mount /dev/ram /mnt/test
，就可以象对普通硬盘一样对它进行操作了。
②
另两种则是内核
2.4
才支持的，通过
Ramfs
或者
Tmpfs
来实现：
它们不需经过格式化，用起来灵活，其大小随所需要的空间而增加或减少。
Ramfs
顾名思义是内存文件系统，它处于虚拟文件系统（
VFS
）层，而不像
ramdisk
那样基于虚拟在内存中的其他文件系统
(ex2fs)
。
因而，它无需格式化，可以创建多个，只要内存足够，在创建时可以指定其最大能使用的内存大小。
如果你的
Linux
已经将
Ramfs
编译进内核，你就可以很容易地使用
Ramfs
了。创建一个目录，加载
Ramfs
到该目录即可：
# mkdir /testRam
# mount -t ramfs none /testRAM
缺省情况下，
Ramfs
被限制最多可使用内存大小的一半。可以通过
maxsize
（以
kbyte
为单位）选项来改变。
# mount -t ramfs none /testRAM -o maxsize=2000 (
创建了一个限定最大使用内存为
2M
的
ramdisk)
③
Tmpfs
是一个虚拟内存文件系统，它不同于传统的用块设备形式来实现的
Ramdisk
，也不同于针对物理内存的
Ramfs
。
Tmpfs
可以使用物理内存，也可以使用交换分区。在
Linux
内核中，虚拟内存资源由物理内存（
RAM
）和交换分区组成，这些资源是由内核中的虚拟内存子系统来负责分配和管理。
Tmpfs
向虚拟内存子系统请求页来存储文件，它同
Linux
的其它请求页的部分一样，不知道分配给自己的页是在内存中还是在交换分区中。同
Ramfs
一样，其大小也不是固定的，而是随着所需要的空间而动态的增减。
使用
tmpfs
，首先你编译内核时得选择
"
虚拟内存文件系统支持（
Virtual memory filesystem support
）
"
。
然后就可以加载
tmpfs
文件系统了：
# mkdir -p /mnt/tmpfs
# mount tmpfs /mnt/tmpfs -t tmpfs
同样可以在加载时指定
tmpfs
文件系统大小的最大限制：
# mount tmpfs /mnt/tmpfs -t tmpfs -o size=32m
具体的文件系统
FAT
格式。
虚拟逻辑扇区大小为
20K
，
linux-2.4.22/fs/fat/Inode.c
。
在初始化
MS-DOS
文件系统时，读
MS-DOS
文件系统的
superblock
，函数
fat_read_super
中输出的上面的信息。
UMSDOS:
一种文件系统，特点容量大但相对而言不大稳定。是
Linux
使用的扩展了的
DOS
文件系统。它在
DOS
文件系统下增加了长文件名、
UID/GID
、
POSIX
权限和特殊文件
(
设备、命名管道等
)
功能，而不牺牲对
DOS
的兼容性。允许一个普通的
msdos
文件系统用于
Linux
，而且无须为它建立单独的分区，特别适合早期的硬盘空间不足的硬件条件。
虚拟文件系统
VFS(Virtual Filesystem Switch)
的输出信息。
再次强调一下一个概念。
VFS
是一种软件机制，也可称它为
Linux
的文件系统管理者，它是用来管理实际文件系统的挂载点
,
目的是为了能支持多种文件系统。
kernel
会先在内存中建立一颗
VFS
目录树，是内存中的一个数据对象，然后在其下挂载
rootfs
文件系统，还可以挂载其他类型的文件系统到某个子目录上。
加载
devfs
设备管理文件系统到
dev
安装点上。
/dev
是我们经常会用到的一个目录。
在
2.4
的
kernel
中才有使用到。每次启动时内核会自动挂载
devfs
。
devfs
提供了访问内核设备的命名空间。它并不是建立或更改设备节点，
devfs
只是为你的特别文件系统进行维护。一般我们可以手工
mknod
创件设备节点。
/dev
目录最初是空的，里面特定的文件是在系统启动时、或是加载模组后驱动程序载入时建立的。当模组和驱动程序卸载时，文件就消失了。
释放
1
号用户进程
init
所占用的内存。
第三节：加载
linux
内核完毕，转入
cpu_idle
进程
系统启动过程中进程情况：
①
init
进程
一般来说
,
系统在跑完
kernel bootstrapping
内核引导自举后
(
被装入内存、已经开始运行、已经初始化了所有的设备驱动程序和数据结构等等
)
，
就去运行
init
『万
process
之父』
,
有了它
,
才能开始跑其他的进程
,
因此，
init
进程，它是内核启动的第一个用户级进程，它的进程号总是
1
。
另外
Linux
有两个
kernel
类的
process
也开始跑了起来，一个是
kflushd/bdflush
，另一个是
kswapd
；
只有这个
init
是完全属于
user
类的进程
,
后两者是
kernel
假借
process
进程之名挂在进程上。
init
有许多很重要的任务，比如象启动
getty
（用于用户登录）、实现运行级别、以及处理孤立进程。
init
一开始就去读
/etc/inittab (init
初始化表
)
，初始化表是按一定格式排列的关于进程运行时的有关信息的。
init
程序需要读取
/etc/inittab
文件作为其行为指针。这个
inittab
中对于各个
runlevel
运行级别要跑哪些
rc
或
spawn
生出什么有很清楚的设定。
一般
,
在
Linux
中初始化脚本在
/etc/inittab
文件
(
或称初始化表
)
中可以找到关于不同运行级别的描述。
inittab
是以行为单位的描述性（非执行性）文本，每一个指令行都是固定格式
inittab
中有
respawn
项，但如果一个命令运行时失败了，为了避免重运行的频率太高，
init
将追踪一个命令重运行了多少次，并且如果重运行的频率太高，它将被延时五分钟后再运行。
②
kernel
进程
A>
请注意
init
是
1
号进程，其他进程
id
分别是
kflushd/ bdflush, kupdate, kpiod and kswapd
。这里有一个要指出的：你会注意到虚拟占用（
SIZE
）和实际占用（
RSS
）列都是
0
，进程怎么会不使用内存呢？
这些进程就是内核守护进程。大部分内核并不显示在进程列表里。守护进程在
init
之后启动，所以他们和其他进程一样有进程
ID
，但是他们的代码和数据都存放在内核占有的内存中。在列表中使用中括号来区别与其他进程。
B>
输入和输出是通过内存中的缓冲来完成的，这让事情变得更快，程序的写入会存放在内存缓冲中，然后再一起写入硬盘。守护进程
kflushd
和
kupdate
管理这些工作。
kupdate
间断的工作（每
5
秒）来检查是否有写过的缓冲，如过有，就让
kflushd
把它们写入磁盘。
C>
进程有时候无事可做，当它运行时也不一定需要把其所有的代码和数据都放在内存中。这就意味着我们可以通过把运行中程序不用的内容切换到交换分区来更好的是利用内存。把这些进程数据移入
/
移出内存通过进程
IO
管理守护进程
kpiod
和交换守护进程
kswapd
，大约每隔
1
秒，
kswapd
醒来并检查内存情况。如果在硬盘的东西要读入内存，或者内存可用空间不足
,kpiod
就会被调用来做移入
/
移出操作。
D> bdflush - BUF_DIRTY,
将
dirty
缓存写回到磁盘的核心守护进程。
对于有许多脏的缓冲区（包含必须同时写到磁盘的数据的缓冲区）的系统提供了动态的响应。它在系统启动的时候作为一个核心线程启动，它叫自己为“
kflushd
”，而这是你用
ps
显示系统中的进程的时候你会看得的名字。即定期（
5
秒）将脏（
dirty
）缓冲区的内容写入磁盘，以腾出内存；
E> ksoftirqd_CPUx
是一个死循环
,
负责处理软中断的。它是用来对软中断队列进行缓冲处理的进程。当发生软中断时，系统并不急于处理，只是将相应的
cpu
的中断状态结构中的
active
的相应的位，置位，并将相应的处理函数挂到相应的队列
,
然后等待调度时机来临
,
再来处理
.
ksoftirqd_CPUx
是由
cpu_raise_softirq()
即
cpu
触发中断，唤醒的内核线程，这涉及到软中断
,ksoftirqd
的代码参见
[kernel/softirq.c]
F> keventd
，它的任务就是执行
scheduler
调度器队列中的任务，
keventd
为它运行的任务提供了可预期的进程上下文。
G> khubd,
是用来检测
USB hub
设备的，当
usb
有动态插拔时，将交由此内核进程来处理。在检测到有
hub
事件时会有相应的动作（
usb_hub_events()
）
H> mtdblockd
是用来对
flash
块设备进行写操作的守护进程。
NAND
类型的
Flash
需要
MTD(Memory Technology Devices
内存技术驱动程序
)
驱动的支持才能被
linux
所使用。
NAND
的特点是不能在芯片内执行（
XIP
，
eXecute In Place
），需要把代码读到系统
RAM
中再执行，传输效率不是最高，最大擦写次数量为一百万次，但写入和擦除的速度很快，擦除单元小，是高数据存储密度的最佳选择。
NAND
需要
I/O
接口，因此使用时需要驱动程序。
I> loop0
是负责处理
loop
块设备的
(
回环设备
)
。
loopback device
指的就是拿文件来模拟块设备
,
在我们这里，
loop
设备主要用来处理需要
mount
到板上的文件系统
,
类似
mount /tmp/rootfs /mnt -o loop
。
.
我们的实例有
:mount -o loop -t cramfs /xxx.bin /xxx
也就是将
xxx.bin
这个文件
mount
到板上来模拟
cramfs
压缩
ram
文件系统。
loop0
进程负责对
loop
设备进行操作。
loopback
设备和其他的块设备的使用方法相同。特别的是，可以在该设备上建立一个文件系统，然后利用
mount
命令把该系统映射到某个目录下以便访问。这种整个建立在一个普通磁盘文件上的文件系统，就是虚拟文件系统
(virtual file system)
。
总结：
上面的内容是本人为了在实际开发中更加清楚地了解嵌入式
linux
的启动过程而做的一个总结性的文章。
在对嵌入式
linux
的启动过程做了一个详细注释后，大家会对涉及到嵌入系统的各个概念有了一个更加明确的认识，并能对嵌入系统的软硬件环境的有关设置更加清楚。当你自己动手结合
linux
源代码来分析时，将会有一个清楚的全局观。
现在，你如果再回头去看文章前面所列出的启动信息例子中的内容，其中
80%
的内容，你现在应该能看懂它的来龙去脉了。
原文地址
http://blog.csdn.net/dzassn/archive/2007/10/27/1847479.aspx
我们在这里讨论的是对嵌入式
linux
系统的启动过程的输出信息的注释，通过我们的讨论，大家会对嵌入式
linux
启动过程中出现的、以前感觉熟悉的、但却又似是而非的东西有一个确切的了解，并且能了解到这些输出信息的来龙去脉。
嵌入式
linux
的启动信息是一个很值得我们去好好研究的东西，它能将一幅缩影图呈现在我们面前，来指导我们更加深入地理解
linux
内核。
关键字
：
linux
，嵌入式，启动，
bootloader
正文
作为一名嵌入系统开发者，你一定遇到过下面的情景：
在某论坛上看到一篇帖子，上面贴着嵌入式
linux
开发板启动时的有关信息，然后大家在帖子里讨论着这个启动过程中出现的问题，随机举例如下：
| Linux version 2.4.20-uc0 (root@Local) (gcc version 2.95.3 20010315 (release)(ColdFire patches - 20010318 from http://f (uClinux XIP and shared lib patches from http://www.snapgear.com/)) #20 三 6 月 1 8 00:58:31 CST 2003 Processor: Samsung S3C4510B revision 6 Architecture: SNDS100 On node 0 totalpages: 4096 zone(0): 0 pages. zone(1): 4096 pages. zone(2): 0 pages. Kernel command line: root=/dev/rom0 Calibrating delay loop... 49.76 BogoMIPS Memory: 16MB = 16MB total Memory: 14348KB available (1615K code, 156K data, 40K init) Dentry cache hash table entries: 2048 (order: 2, 16384 bytes) Inode cache hash table entries: 1024 (order: 1, Mount-cache hash table entries: 512 (order: 0, 4096 bytes) Buffer-cache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes) Page-cache hash table entries: 4096 (order: 2, 16384 bytes) POSIX conformance testing by UNIFIX Linux NET4.0 for Linux 2.4 Based upon Swansea University Computer Society NET3.039 Initializing RT netlink socket Starting kswapd Samsung S3C4510 Serial driver version 0.9 (2001-12-27) with no serial options en abled ttyS00 at 0x3ffd000 (irq = 5) is a S3C4510B ttyS01 at 0x3ffe000 (irq = 7) is a S3C451 Blkmem copyright 1998,1999 D. Jeff Dionne Blkmem copyright 1998 Kenneth Albanowski Blkmem 1 disk images: 0: BE558-1A5D57 [VIRTUAL BE558-1A5D57] (RO) RAMDISK driver initialized: 16 RAM disks of 1024K size 1024 blocksize Samsung S3C4510 Ethernet driver version 0.1 (2002-02-20) <mac@os.nctu.edu.tw> eth0: 00:40:95:36:35:34 NET4: Linux TCP/IP 1.0 for NET4.0 IP Protocols: ICMP, UDP, TCP IP: routing cache hash table of 512 buckets, 4Kbytes TCP: Hash tables configured (established 1024 bind 1024) VFS: Mounted root (romfs Freeing init memory: 40K |
linux
开发板的输出信息，其中的每一行，每一个字的含义，你是否深究过，或者说大部分的含义你能确切地知道的？本人想在这里结合本人在实践中一些体会来和广大嵌入式
linux
的开发者一起读懂这些信息。
我们在这里将以一个真实的嵌入式
linux
系统的启动过程为例，来分析这些输出信息。启动信息的原始内容将用标记标出，以区别与注释。
嵌入式
linux
的启动主要分为两个阶段：
①
第一部分
bootloader
启动阶段
②
第二部分
linux
内核初始化和启动阶段
第一节：
start_kernel
第二节：用户模式
( user_mode )
开始，
start_kernel
结束
第三节：加载
linux
内核完毕，转入
cpu_idle
进程
第一部分
: bootloader
启动
| Boot loader v0.12 NOTE: this boot loader is designed to boot kernels made with the 2.4.xx releases bootloader for XV Built at Nov 20 2005 10:12:35 |
头信息，版本，编译时间等，这个因不同的
bootloader
的设计而有所不同，由此你能看出
bootloader
的版本信息，有很多使用的是通用的
bootloader
，如
u-boot
，
redboot
等。
| Loaded to 0x90060000 |
bootloader
加载到内存
ram
中的
0x90060000
处，即将
bootloader
加载到内存的高端地址处。
Linux
内核将被
bootloader
加载到
0x90090000
处。
| Found boot configuration |
boot
的配置信息
| Booted from parallel flash |
flash
中启动代码，此处的
flash
为并行闪存。
Flash
的分类列举如下：
闪存分三类：并行，串行，不可擦除。
①并行
Parallel flash
NOR Flash
，
Intel
于
1988
年发明．随机读取的速度比较快，随机按字节写，每次可以传输
8Bit
。一般适合应用于数据
/
程序的存贮应用中．
NOR
还可以片内执行
(execute-in-place)XIP
．写入和擦除速度很低。
NAND Flash
，
1989
年，东芝公司发明．是以块和页为单位来读写的，不能随机访问某个指定的点
.
因而相对来说读取速度较慢，而擦除和写入的速度则比较快
,
每次可以传输
16Bit,
一般适用在大容量的多媒体应用中，容量大。如：
CF
，
SM.
②串行
Serial Flash
是以字节进行传输的，每次可以传输
1-2Bit.
如：
MMC,SD,MS
卡．串行闪存器件体积小，引脚也少，成本相对也更低廉。
③不可擦除
Mask Rom Flash
的特点是一次性录入数据，具有不可更改性，经常运用于游戏和需版权保护文件等的录入。其显著特点是成本低。
注意：
任何
flash
器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。
NAND
器件执行擦除操作是十分简单的，而
NOR
则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为
0
。
从上面的信息，我们可以对
flash
类型特点有个比较明确的了解。
| CPU clock rate: 200 MHz |
CPU
的主频为
200MHZ
．
| DRAM size is 128MB (128MB/0MB) |
ram
大小为
128M
。这里我们列举一下内存的类型及工作原理。
根据内存的工作原理可以划分出两种内存：
DRAM
和
SRAM
①
DRAM
表示动态随机存取存储器。这是一种以电荷形式进行存储的半导体存储器。
DRAM
中的每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成。数据存储在电容器中。电容器会由于漏电而导致电荷丢失，因而
DRAM
器件是不稳定的。为了将数据保存在存储器中，
DRAM
器件必须有规律地进行刷新。
②
SRAM
是静态的，因此只要供电它就会保持一个值。一般而言，
SRAM
比
DRAM
要快，这是因为
SRAM
没有刷新周期。每个
SRAM
存储单元由
6
个晶体管组成，而
DRAM
存储单元由一个晶体管和一个电容器组成。相比而言，
DRAM
比
SRAM
每个存储单元的成本要高。照此推理，可以断定在给定的固定区域内
DRAM
的密度比
SRAM
的密度要大。
SRAM
常常用于高速缓冲存储器，因为它有更高的速率；而
DRAM
常常用于
PC
中的主存储器，因为其拥有更高的密度。
在嵌入式系统中使用
DRAM
内存的设计比较广泛。
地址辅助说明：
先说明一下内存地址数字情况，主要是为了方便记忆。
可以访问的内存为
4G
。
0x40000000
是
1GB
处；
0x00040000
是
256K
处，
0x00020000
是
128K
处，
0x90000000
是
2GB
多的地方。
1M
->0x00100000,
2M
->0x00200000,
8M
->0x00800000
16M
->0x01000000,
32M
->0x02000000
256M
->0x10000000
64K->0x00010000
4K->0x00001000
这个是个快速记忆的方法，你可以根据地址中
1
的位置和其后
0
的个数来快速知道换算后的地址是在多少兆的地方。比如，
1
的后面
5
个
0
，代表
1M
的大小，
6
个
0
，代表
16M
，以此类推。
ROMFS found at 0x46040000, Volume name = rom 43f291aa
romfs,
只读文件系统所在的地址为：
0x46040000 (flash
映射后的第
3
分区
)
。
卷名为
rom
。
romfs
和
rootfs
概念上有所区别。
flash
在内存中的的起始地址为
0x46000000,
而
ROMFS
在
flash
分区上的起始位置为
0x00040000
，所以
ROMFS
在内存地址中的位置就为
0x46040000
。这个细节的部分可以参考
flash
分区时的地方，
Creating 3 MTD partitions
。
romfs
中包括
kernel
和
app
应用，不包括
bootloader
和
firmware
信息头。
romfs
只读文件系统里的内容有很多种分类方法，我们可以将
kernel
和
app
同时放里面，作为根文件系统下的一个文件，也可以在
flash
上另外划分区域来分别存放。
VFS
虚拟文件系统交换器
在
linux
系统中，目前已经开发出多种文件系统，那么如何让这些文件系统能共存在一个系统中呢，从
linux 2.0
开始，引入了虚拟文件系统管理器
VFS
的概念。
Linux
下的文件系统主要可分为三大块：
①
一是上层的文件系统的系统调用，
②
二是虚拟文件系统交换器
VFS(Virtual Filesystem Switch)
，
③
三是挂载到
VFS
中的各实际文件系统，例如
ext2
，
jffs
等。
VFS
的确切叫法是
Virtual Filesystem Switch
虚拟文件系统交换器，这里的
VFS
中的“
S
”是指的
switch
，这个需要强调一下的，它很容易被混淆成“
system
”，如果理解成“
system
”将是不正确的，请多加注意。
VFS
是具体文件系统
filesystem
的一个管理器。
VFS
是
Linux
内核中的一个软件层，
一种软件机制，
它也提供了内核中的一个抽象功能，允许不同的文件系统共存，可以称它为
Linux
的文件系统管理者，
与它相关的数据结构只存在于物理内存当中。所以在每次系统初始化期间，
Linux
都首先要在内存当中构造一棵
VFS
的目录树。
VFS
中的各目录其主要用途是用来提供实际文件系统的挂载点。而
rootfs
将是这个目录树的根结点的（
root
），即
"/"
目录，
VFS
的结构就是从这个
rootfs
开始的。有了
VFS
，那么对文件的操作将使用统一的接口，将来通过文件系统调用对
VFS
发起的文件操作等指令将被
rootfs
文件系统中相应的函数接口所接管。
注意：
rootfs
并不是一个具体的文件系统类型，如
jffs
。它只是一个理论上的概念。在具体的嵌入系统实例中，可以将某种具体的文件系统设置为根文件系统
rootfs
，如我们可以设置
romfs
为根文件系统，也可以设置
jffs
为根文件系统。
这里的
ROMFS
只读文件系统
只是一种具体的文件系统类型，也是在嵌入系统中经常使用到的类型。
看完了上面的内容，以后你对出现的类似“
kernel Panic:VFS:Unable to mount root fs on 0:00”
的含义应该已经了解了。其中“
VFS:
”就是
虚拟文件系统管理器操作时的输出信息了。
| File linux.bin.gz found |
内核文件名，它是在只读文件系统
romfs
上的一个组成部分。
| Unzipping image from 0x4639DE60 to 0x90090000, size = 1316021 |
romfs
中的
linux kernel
解压缩到
0x90090000,
之后会从这个内存地址启动内核。
romfs
为压缩格式文件
,
使用压缩的只读文件系统，是为了保持制作出来的整个系统所占用的
flash
空间减小。这个内核的大小为
1.3M
左右，这也是目前大多数嵌入系统所使用的方法。
| Inptr = 0x00000014(20) Inflating.... |
,
膨胀）
| Outcnt = 0x0030e7c8(3205064) Final Inptr = 0x001414ad(1316013) Original CRC = 0xcbd73adb Computed CRC = 0xcbd73adb |
CRC
检查
| Boot kernel at 0x90090000 with ROMFS at 0x46040000 |
已经被从
romfs
中释放到内存地址
0x90090000
处，可以跳转到此处启动
kernel
了，这里是指定的
kernel
的起始地址
| Press 'enter' to boot |
linux kernel
的启动过程了。
第二部分
: linux
内核初始化以及启动
第一节：
start_kernel
Linux
的源代码可以从
www.kernel.org
得到，或者你可以查看
linux
代码交叉引用网站： http://lxr.linux.no/
进行在线的代码查看，这是一个很好的工具网站。
在
start_kernel
中将调用到大量的
init
函数，来完成内核的各种初始化。如：
page_address_init();
sched_init();
page_alloc_init();
init_IRQ();
softirq_init();
console_init();
calibrate_delay();
vfs_caches_init(num_physpages);
rest_init();
具体内容可以参考
[http://lxr.linux.no/source/init/main.c]
| Linux version 2.4.22-uc0 (root@local) (gcc version 2.95.3 20010315 (release)) #33 .?1.. 20 12:09:106 |
linux
代码分析后得到的，进入
init
目录下的
main.c
的
start_kernel
启动函数
.
嵌入式
linux
使用的是
linux
内核版本为
2.4.22
linux source code
代码中
start_kernel
中输出的
linux_banner
信息。这个信息是每个
linux kernel
都会打印一下的信息，如果你没有把这句去掉的话。
Found bootloader memory map at 0x10000fc0.
bootloader
经过内存映射后的地址为：
0x10000fc0,
按上面的地址换算方法，
1
后面有
7
个
0
，那么虚拟地址
256M
左右处。
| Processor: ARM pt110 revision 0 |
是
ARM
微处理器
arm
核的一种，另一种为
pT100
。此处为显示
ARM
的类型。
| On node 0 totalpages: 20480 zone(0): 20480 pages. zone(0): Set minimum memory threshold to 12288KB Warning: wrong zone alignment (0x90080000, 0x0000000c, 0x00001000) zone(1): 0 pages. zone(2): 0 pages. |
0
上总共
20
页
, zone(0)
设置最小内存为
12MB, zone(1)
和
zone(2)
为
0
页。警告：对齐不正确
| Kernel command line: root=/dev/mtdblock3 |
启动命令设为：
/dev/mtdblock3
（在后面的说明中会看到
mtdblock3
是指的
flash
上的
romfs
分区。），用来指定根文件系统所在的位置，
kernel
会将块设备
mtdblock3
当作文件系统来处理。
也就是说，内核会根据上面的
kernel
命令行，知道只读文件系统
romfs
将是根文件系统
rootfs
。
start_kernel(void)
中输出的上面的这句信息。
这行命令是在
linux
内核启动过程中都会输出的一句。
| Console: colour dummy device 80x30 |
console_init()
的输出信息
,
显示控制台属性：一般使用
VGA text console
，标准是
80 X 25
行列的文本控制台，这里是对属性进行了设置。
| serial_xx: setup_console @ 115 |
115200
，此为波特率输出信息。对串口设置的信息做一个打印的动作，在调试时会非常有用。
| Calibrating delay loop... 82.94 BogoMIPS |
校准
,
进入时延校准循环。检查
CPU
的
MIPS(
每秒百万条指令
)
，
Bogo
是
Bogus(
伪
)
的意思。这里是对
CPU
进行一个实时测试，来得到一个大体的
MIPS
数值
Bogomips,
是由
linus Torvalds
写的
,
是
Linux
操作系统中衡量计算机处理器运行速度的一种尺度。提供这种度量的程序被称为
BogoMips
，当启动计算机时，
BogoMips
能显示系统选项是否处于最佳性能。
linux
内核中有一个函数
calibrate_delay
（）
,
它可以计算出
cpu
在一秒钟内执行了多少次一个极短的循环，计算出来的值经过处理后得到
BogoMIPS
值
你可以将计算机的
bogomips
与计算机处理器的
bogomips
进行比较。
Torvalds
称这个程序为
BogoMips
来暗示两台计算机间的性能度量是错误的，因为并非所有起作用因素都能被显示出来或被认可。尽管计算机基准中经常用到
MIPS
，但环境的变化容易导致度量的错误。
Bogomips
能测出一秒钟内某程序运行了多少次。
察看
/proc/cpuinfo
文件中的最后一行也能得到这个数值。
上面这个输出，在所有的
linux
系统启动中都会打印出来。
进入内存初始化
mem_init(void), [arch/i386/mm/init.c]
| Memory: 80MB = 80MB total Memory: 76592KB available (1724K code, 2565K data, 72K init) |
,
及分配给内核的内存大小
:
包括代码部分，数据部分，初始化部分
,
总共刚好
4M
。请留意此处的内核的内存大小的各个值。
进入虚拟文件系统
VFS
初始化
vfs_caches_init()
| Dentry cache hash table entries: 16384 (order: 5, 131072 bytes) Inode cache hash table entries: 8192 (order: 4, 65536 bytes) Mount cache hash table entries: 512 (order: 0, 4096 bytes) Buffer cache hash table entries: 4096 (order: 2, 16384 bytes) Page-cache hash table entries: 32768 (order: 5, 131072 bytes) |
①
Dentry
：目录数据结构
②
Inode
：
i
节点
③
Mount cache
：文件系统加载缓冲
④
buffer cache
：内存缓冲区
⑤
Page Cache
：页缓冲区
Dentry
目录数据结构
(
目录入口缓存
),
提供了一个将路径名转化为特定的
dentry
的一个快的查找机制
,Dentry
只存在于
RAM
中；
i
节点
(inode)
数据结构存放磁盘上的一个文件或目录的信息，
i
节点存在于磁盘驱动器上
;
存在于
RAM
中的
i
节点就是
VFS
的
i
节点，
dentry
所包含的指针指向的就是它；
buffer cache
内存缓冲区，类似
kupdated
，用来在内存与磁盘间做缓冲处理；
Page Cache
用来加快对磁盘上映像和数据的访问。
在内存中建立各个缓冲
hash
表，为
kernel
对文件系统的访问做准备。
VFS
（
virtual filesystem switch
）虚拟文件切换目录树有用到类似这样的结构表。
上面的输出信息，在一般的
linux
启动过程中都会看到。
| POSIX conformance testing by UNIFIX |
顺应
,
一致。即
POSIX
适应性检测。
UNIFIX
是一家德国的技术公司，
Linux
原本要基于
POSIX.1
的
,
但是
POSIX
不是免费的
,
而且
POSIX.1
证书相当昂贵
.
这使得
Linux
基于
POSIX
开发相当困难
. Unifix
公司
(Braunschweig,
德国
)
开发了一个获得了
FIPS 151-2
证书的
Linux
系统
.
这种技术用于
Unifix
的发行版
Unifix Linux 2.0
和
Lasermoon
的
Linux-FT
。
在
2.6
的内核中就将上面的这句输出给拿掉了。
第二节：用户模式
( user_mode )
开始，
start_kernel
结束
| PCI: bus0: Fast back to back transfers disabled PCI: Configured XX as a PCI slave with 128MB PCI memory PCI: Each Region size is 16384KB PCI: Reserved memory from 0x10080000 to 0x15080000 for DMA and mapped to 0x12000000 |
init()--->do_basic_init()--->pci_init()
，初始化
PCI
，检测系统的
PCI
设备。
| Linux NET4.0 for Linux 2.4 Based upon Swansea University Computer Society NET3.039 |
NET3.039, TCP/IP
协议栈
此信息，在
linux
启动过程中都会出现。
| Initializing RT netlink socket |
Socket
的初始化，
socket_init()
，
Netlink
一种路由器管理协议
(linux-2.4.22/net/core/Rtnetlink.c
，
Routing netlink socket interface: protocol independent part
。
其中
RT
是
route
路由的意思。这句输出是在
create
产生
rtnetlink
的
socket
套接字时的一个调试输出。
)
此信息，在
linux
启动过程中都会出现。
| Starting kswapd |
kswapd
，进程
IO
操作例程
kpiod
kswapd
可以配合
kpiod
运行。进程有时候无事可做，当它运行时也不一定需要把其所有的代码和数据都放在内存中。这就意味着我们可以通过把运行中程序不用的内容切换到交换分区来更好的是利用内存。大约每隔
1
秒，
kswapd
醒来并检查内存情况。如果在硬盘的东西要读入内存，或者内存可用空间不足，
kpiod
就会被调用来做移入
/
移出操作。
kswapd
负责检查，
kpiod
负责移动。
| Journalled Block Device driver loaded |
日志块设备是用来对文件系统进行日志记录的一个块设备。日志文件系统是在传统文件系统的基础上，加入文件系统更改的日志记录。
它的设计思想是：跟踪记录文件系统的变化，并将变化内容记录入日志。日志文件系统在磁盘分区中保存有日志记录，写操作首先是对记录文件进行操作，若整个写操作由于某种原因
(
如系统掉电
)
而
中断，系统重启时，会根据日志记录来恢复中断前的写操作。在日志文件系统中，所有的文件系统的变化都被记录到日志，每隔一定时间，文件系统会将更新后的元
数据及文件内容写入磁盘。在对元数据做任何改变以前，文件系统驱动程序会向日志中写入一个条目，这个条目描述了它将要做些什么，然后它修改元数据。
| devfs: v1.12c (20020818) Richard Gooch (rgooch@atnf.csiro.au) devfs: boot_options: 0x1 |
模块的输出信息。
设备文件系统
devfs
，版本
1.12c
，
| pty: 256 Unix98 ptys configured |
模块的输出信息，与控制台操作有关的设置。
将通过
devpts
文件系统使用
Unix98 PTYs
，（
Pseudo-ttys (telnet etc) device
是伪
ttys
设备的缩写。
①
TTY(/dev/tty)
是
TeleTYpe
的一个老缩写，为用户输入提供不同控制台的设备驱动程序。它的名字来源于实际挂接到
UNIX
系统的、被称为电传打字机
(teletype)
的终端。在
Linux
下，这些文件提供对虚拟控制台的支持，可以通过按＜
Alt-F1
＞到＜
Alt-F6
＞键来访问这些虚拟控制台。这些虚拟控制台提供独立的、同时进行的本地登录对话过程
②
ttys(/dev/ttys)
是计算机终端的串行接口。
/dev/ttyS0
对应
MS-DOS
下的
COM1
。
使用
make dev
脚本
MAKEDEV
来建立
pty
文件。这样系统内核就支持
Unix98
风格的
pty
了。在进行
Telnet
登录时将要用到
/dev/pty
设备。
pty
是伪终端设备，在远程登录等需要以终端方式进行连接，但又并非真实终端的应用程序中必须使用这种设备，如
telnet
或
xterm
等程序。
Linux 2.2
以后增添了
UNIX98
风格的
Pty
设备，它使用一个新的文件系统
(devpts
针对伪终端的文件系统
)
和一个克隆的设备
cloning device
来实现其功能。
linux-2.4.22/drivers/char/Pty.c,
在
devfs_mk_dir (NULL, "pts", NULL);
时会输出上面的信息。
| loop: loaded (max 8 devices) |
8
个设备
| 8139too Fast Ethernet driver 0.9.27 eth0: RealTek RTL8139 at 0x60112000, 00:10:0d:42:a0:03, IRQ 14 eth0: Identified 8139 chip type 'RTL-8100B/8139D' |
0x60112000
，
MAC
地址
:00:10:0d:42:a0:03,
中断号：
14
RTL8139
的
接收路径设计成一个环形缓冲区（一段线性的内存，映射成一个环形内存）。当设备接收到数据时，数据的内容就保存在这个环形缓冲区内并更新下个存储数据的地
址（第一个数据包的开始地址＋第一个数据包的长度）。设备会一直保留缓冲区内的数据直到整个缓冲区耗尽。这样，设备会再次重写缓冲区内起始位置的内容，就
像一个环那样。
从
2.2
版内核升级到
2.4
版时
, RTL-8139
支持模块已不再叫
rtl8139
，而叫它
8139too
，现在你再看到
8139too
就不会不明白它的来由了吧。
| SCSI subsystem driver Revision: 1.00 |
设备信息，
USB
会被当做
SCSI
来处理。
| mumk_register_tasklet: (1) tasklet 0x905bf9c0 status @0x9025e974 |
Tasklet
是在
2.4
中才出现，它是为了更好地利用多
CPU
。
| Probing XX Flash Memory |
XX
的闪存（
Flash Memory
）
,"NOR NAND Flash Memory Technology"
Amd/Fujitsu Extended Query Table v1.3 at 0x0040
number of CFI chips: 1
AMD
与富士通合资设立的
Flash
供货商
Spansion
。
AMD
因获利不佳
,
已经退出
Flash
市场，后续由
Spansion
合资公司经营
.
主要生产
NOR
类型的
flash,
特点是容量小，速度快。
Spansion
商标的
flash
，在我们开发中会经常看到。以后大家看到
Spansion
的芯片，就能了解到它和
AMD
还有富士通的来龙去脉了。
Common flash Interface (CFI)
是指一个统一的
flash
访问接口，表示这种
flash
是这种接口类型的。
| Using buffer write method |
flash
写缓冲方式
flash
提供了写
BUFFER
的命令来加快对
flash
上块的操作。对
Flash
擦除和写数据是很慢的。如果用写
BUFFER
的命令会快一点。据手册上说，会快
20
倍。
Buffer Size
：
5 bytes
的
buffer
缓冲不是每个块都有，是整个
flash
只有一个
5 bytes
的
buffer
，用写
BUFFER
命令对所有的块进行写操作，都要用同一个
buffer,
写
Buffer
是主要检查
buffer
是否
available
，其实
buffer
起缓冲作用，来提高工作效率。
比如某
flash
有
128
个
128K
字节块。允许用户对任意块进行字节编程和写缓冲器字节编程操作，每字节编程时间为
210
μ
s
；若采用写缓冲器字节编程方式，
32
字节编程共需
218
μ
s
，每字节编程时间仅为
6.8
μ
s
。芯片的块擦除时间为
1s
，允许在编程或块擦除操作的同时进行悬挂中断去进行读操作，待读操作完成后，写入悬挂恢复命令，再继续编程或块擦除。
| Creating 3 MTD partitions on "XX mapped flash": 0x00000000-0x00020000 : "BootLoader" 0x00020000-0x00040000 : "Config" 0x00040000-0x01000000 : "Romfs" |
在内存中映射过的
flash,
创建三个
MTD
分区：
flash
上的内容将被映射到内存中的对应地址
前
128K
为
BootLoader--->0x00000000-0x00020000
接着的
128K
为系统配置信息
Config
存放的位置
--->0x00020000-0x00040000
再后面的
16M - 2X128K
为
romfs
的存放处
.--->0x00040000-0x01000000
上面的内容，大家可以根据前面的换算公式得到。
A>
编译的
bootloader
一般大小约
50K
左右；
B>
在此处就知道了配置信息
config
是放在第
2
分区中的；
C>
制作的
romfs
的大小
,
一般为
8M
或
10M
左右，所以能放得下；
嵌入式
Linux
内核的块设备驱动：
对于
linux
的根文件系统，目前有三种块设备的驱动可以选择，它们分别是：
a
）
Blkmem
驱动
b
）
MTD
驱动
c) RAM disk
驱动
Blkmem
驱动是专门为嵌入式
linux
开发的一种块设备驱动，它是嵌入式
linux
系统中最为古老和通用的块设备驱动。它原理相对简单但是配置比较复杂，需要根据你即的
Flash
的分区使用情况来修改代码。当然修改的结果是它可以对一些
NOR
型的
Flash
进行读写操作。不过目前支持的
Flash
类型不够多。如果新加入对一种
Flash
的支持需要作的工作量比较大。
Linux
的
MTD
驱动是标准
Linux
的
Flash
驱动。它支持大量的设备，有足够的功能来定义
Flash
的分区，进行地址映射等等。使用
MTD
你可以在一个系统中使用不同类型的
Flash
。它可以将不同的
Flash
组合成一个线性的地址让你来使用。
在标准的
Linux 2.4
内核中
MTD
有一系列的选项，你可以根据个人系统的需要来选择，定制。
另外一种选择就是
RAM disk
驱动。在
PC
上它经常用于没有硬盘的
Linux
的启动过程。它和
Flash
没有直接的关系。不过当
Flash
上启动的是经过压缩的内核时。
RAM disk
可以作为根文件系统。
MTD
驱动提供了对
Flash
强大的支持
,
你通过它甚至可以在
Flash
上运行一个可以读写的真正的文件系统，比如
JFFS2
。而
Blkmem
驱动则望尘莫及。
| NET4: Linux TCP/IP 1.0 for NET4.0 |
inet_init [ linux-2.4.22/net/ipv4/Af_inet.c ]
时的输出信息
,
在启动过程中被
socket.c
调用到。
| IP Protocols: ICMP, UDP, TCP, IGMP |
IP
协议，此处为
kernel
源代码
inet_add_protocol(p);
的输出。
在
linux
启动过程中，都会看到这句的输出。
| IP: routing cache hash table of 512 buckets, 4Kbytes |
路由代码的输出信息。
ip_rt_init [ linux-2.4.22/net/ipv4
＼
Route.c ]
，
Set the IP module up
，路由缓冲
hash
表
| TCP: Hash tables configured (established 8192 bind 8192) |
协议初始化输出信息。
tcp_init [ linux-2.4.22/net/ipv4/Tcp.c ],
| NET4: Unix domain sockets 1.0/SMP for Linux NET4.0. |
网络协议信息。
af_unix_init[ linux-2.4.22/net/unix/Af_unix.c ],
多种连接的一种
(IPv4, UNIX
domain sockets, IPv6
和
IrDA). SMP
对称多处理器—
Symmetrical Multi
Processing
，这里主要是指
UNIX
的一些网络协议．
上面的关于网络的输出信息是在
linux
启动信息中都会出现的。
加载各种文件系统
| cramfs: wrong magic |
cramfs: wrong magic
”，别担心这没有什么害处，这个是
kernel
的书写
bug
，在
2.6
中有修改之，它是一个警告信息，用来检查
cramfs
的
superblock
超级块的。
superblock
也是
VFS
要用到的数据结构。
代码
linux-2.4.22/fs/cramfs/Inode.c
：
| 2.4 cramfs_read_super （。。。） /* Do sanity checks on the superblock */ if (super.magic != CRAMFS_MAGIC) { /* check at 512 byte offset */ memcpy(&super, cramfs_read(sb, 512, sizeof(super)), sizeof(super)); if (super.magic != CRAMFS_MAGIC) { printk(KERN_ERR "cramfs: wrong magic/n"); goto out; } } |
| 2.6 if (super.magic != CRAMFS_MAGIC) { if (!silent) printk(KERN_ERR "cramfs: wrong magic/n"); goto out; } |
e2fsck
命令也不能处理这个问题。
Cramfs
文件系统：
cramfs
是
Linus Torvalds
本人开发的一个适用于嵌入式系统的小文件系统。由于它是只读的，所以，虽然它采取了
zlib
做压缩，但是它还是可以做到高效的随机读取。
cramfs
不会影响系统读取文件的速度，又是一个高度压缩的文件系统。
我们制作
image
文件之后，我们还要考虑怎样才能在系统运行的时候，把这个
image
文件
mount
上来，成为一个可用的文件系统。由于这个
image
文件不是一个通常意义上的
block
设备，我们必须采用
loopback
设备来完成这一任务，如：
mount -o loop -t cramfs /usr.img /usr
这样，就可以经由
loopback
设备，把
usr.img
这个
cramfs
的
image
文件
mount
到
/usr
目录上去了。内核中需要对
loopback
这个设备的支持。
cramfs
的压缩效率一般都能达到将近
50%
。
Cramfs
通过优化索引节点表的尺寸和除去传统文件系统中文件之间的空间浪费来达到节约空间的目的。它还使用了
zlib
压缩，实现优于
2:1
的压缩比例。解压缩过程的系统开销并不是很大，因为
Cramfs
支持指定单块的解压，而并不必解压缩整个文件。
Cramfs
不仅能节省空间，还能避免非正常关机导致的等待
fsck
或手工进行
fsck
的麻烦。它通过只读的方式达到这一目的。
RamDisk
有三种实现方式：
在
Linux
中可以将一部分内存
mount
为分区来使用，通常称之为
RamDisk
，分为：
Ramdisk, ramfs, tmpfs.
①
第一种就是传统意义上的，可以格式化，然后加载。
这在
Linux
内核
2.0/2.2
就已经支持，其不足之处是大小固定，之后不能改变。
为了能够使用
Ramdisk
，我们在编译内核时须将
block device
中的
Ramdisk
支持选上，它下面还有两个选项，一个是设定
Ramdisk
的大小，默认是
4096k
；另一个是
initrd
的支持。
如果对
Ramdisk
的支持已经编译进内核，我们就可以使用它了：
首先查看一下可用的
RamDisk
，使用
ls /dev/ram*
首先创建一个目录，比如
test
，运行
mkdir /mnt/test
；
然后对
/dev/ram0
创建文件系统，运行
mke2fs /dev/ram0
；
最后挂载
/dev/ram0
，运行
mount /dev/ram /mnt/test
，就可以象对普通硬盘一样对它进行操作了。
②
另两种则是内核
2.4
才支持的，通过
Ramfs
或者
Tmpfs
来实现：
它们不需经过格式化，用起来灵活，其大小随所需要的空间而增加或减少。
Ramfs
顾名思义是内存文件系统，它处于虚拟文件系统（
VFS
）层，而不像
ramdisk
那样基于虚拟在内存中的其他文件系统
(ex2fs)
。
因而，它无需格式化，可以创建多个，只要内存足够，在创建时可以指定其最大能使用的内存大小。
如果你的
Linux
已经将
Ramfs
编译进内核，你就可以很容易地使用
Ramfs
了。创建一个目录，加载
Ramfs
到该目录即可：
# mkdir /testRam
# mount -t ramfs none /testRAM
缺省情况下，
Ramfs
被限制最多可使用内存大小的一半。可以通过
maxsize
（以
kbyte
为单位）选项来改变。
# mount -t ramfs none /testRAM -o maxsize=2000 (
创建了一个限定最大使用内存为
2M
的
ramdisk)
③
Tmpfs
是一个虚拟内存文件系统，它不同于传统的用块设备形式来实现的
Ramdisk
，也不同于针对物理内存的
Ramfs
。
Tmpfs
可以使用物理内存，也可以使用交换分区。在
Linux
内核中，虚拟内存资源由物理内存（
RAM
）和交换分区组成，这些资源是由内核中的虚拟内存子系统来负责分配和管理。
Tmpfs
向虚拟内存子系统请求页来存储文件，它同
Linux
的其它请求页的部分一样，不知道分配给自己的页是在内存中还是在交换分区中。同
Ramfs
一样，其大小也不是固定的，而是随着所需要的空间而动态的增减。
使用
tmpfs
，首先你编译内核时得选择
"
虚拟内存文件系统支持（
Virtual memory filesystem support
）
"
。
然后就可以加载
tmpfs
文件系统了：
# mkdir -p /mnt/tmpfs
# mount tmpfs /mnt/tmpfs -t tmpfs
同样可以在加载时指定
tmpfs
文件系统大小的最大限制：
# mount tmpfs /mnt/tmpfs -t tmpfs -o size=32m
| FAT: bogus logical sector size 21072 |
FAT
格式。
虚拟逻辑扇区大小为
20K
，
linux-2.4.22/fs/fat/Inode.c
。
在初始化
MS-DOS
文件系统时，读
MS-DOS
文件系统的
superblock
，函数
fat_read_super
中输出的上面的信息。
| UMSDOS: msdos_read_super failed, mount aborted. |
一种文件系统，特点容量大但相对而言不大稳定。是
Linux
使用的扩展了的
DOS
文件系统。它在
DOS
文件系统下增加了长文件名、
UID/GID
、
POSIX
权限和特殊文件
(
设备、命名管道等
)
功能，而不牺牲对
DOS
的兼容性。允许一个普通的
msdos
文件系统用于
Linux
，而且无须为它建立单独的分区，特别适合早期的硬盘空间不足的硬件条件。
| VFS: Mounted root (romfs filesystem) readonly |
VFS(Virtual Filesystem Switch)
的输出信息。
再次强调一下一个概念。
VFS
是一种软件机制，也可称它为
Linux
的文件系统管理者，它是用来管理实际文件系统的挂载点
,
目的是为了能支持多种文件系统。
kernel
会先在内存中建立一颗
VFS
目录树，是内存中的一个数据对象，然后在其下挂载
rootfs
文件系统，还可以挂载其他类型的文件系统到某个子目录上。
| Mounted devfs on /dev |
devfs
设备管理文件系统到
dev
安装点上。
/dev
是我们经常会用到的一个目录。
在
2.4
的
kernel
中才有使用到。每次启动时内核会自动挂载
devfs
。
devfs
提供了访问内核设备的命名空间。它并不是建立或更改设备节点，
devfs
只是为你的特别文件系统进行维护。一般我们可以手工
mknod
创件设备节点。
/dev
目录最初是空的，里面特定的文件是在系统启动时、或是加载模组后驱动程序载入时建立的。当模组和驱动程序卸载时，文件就消失了。
| Freeing init memory: 72K |
1
号用户进程
init
所占用的内存。
第三节：加载
linux
内核完毕，转入
cpu_idle
进程
系统启动过程中进程情况：
①
init
进程
一般来说
,
系统在跑完
kernel bootstrapping
内核引导自举后
(
被装入内存、已经开始运行、已经初始化了所有的设备驱动程序和数据结构等等
)
，
就去运行
init
『万
process
之父』
,
有了它
,
才能开始跑其他的进程
,
因此，
init
进程，它是内核启动的第一个用户级进程，它的进程号总是
1
。
| 你可以用进程查看命令来验证 # ps aux PID Uid VmSize Stat Command 1 0 SW init 2 0 SW [keventd] 3 0 SWN [ksoftirqd_CPU0] 4 0 SW [kswapd] 5 0 SW [bdflush] 6 0 SW [kupdated] 7 0 SW [rbwdg] 9 0 SW [mtdblockd] 10 0 SW [khubd] 80 0 SW [loop0] |
Linux
有两个
kernel
类的
process
也开始跑了起来，一个是
kflushd/bdflush
，另一个是
kswapd
；
只有这个
init
是完全属于
user
类的进程
,
后两者是
kernel
假借
process
进程之名挂在进程上。
init
有许多很重要的任务，比如象启动
getty
（用于用户登录）、实现运行级别、以及处理孤立进程。
init
一开始就去读
/etc/inittab (init
初始化表
)
，初始化表是按一定格式排列的关于进程运行时的有关信息的。
init
程序需要读取
/etc/inittab
文件作为其行为指针。这个
inittab
中对于各个
runlevel
运行级别要跑哪些
rc
或
spawn
生出什么有很清楚的设定。
一般
,
在
Linux
中初始化脚本在
/etc/inittab
文件
(
或称初始化表
)
中可以找到关于不同运行级别的描述。
inittab
是以行为单位的描述性（非执行性）文本，每一个指令行都是固定格式
inittab
中有
respawn
项，但如果一个命令运行时失败了，为了避免重运行的频率太高，
init
将追踪一个命令重运行了多少次，并且如果重运行的频率太高，它将被延时五分钟后再运行。
②
kernel
进程
A>
请注意
init
是
1
号进程，其他进程
id
分别是
kflushd/ bdflush, kupdate, kpiod and kswapd
。这里有一个要指出的：你会注意到虚拟占用（
SIZE
）和实际占用（
RSS
）列都是
0
，进程怎么会不使用内存呢？
这些进程就是内核守护进程。大部分内核并不显示在进程列表里。守护进程在
init
之后启动，所以他们和其他进程一样有进程
ID
，但是他们的代码和数据都存放在内核占有的内存中。在列表中使用中括号来区别与其他进程。
B>
输入和输出是通过内存中的缓冲来完成的，这让事情变得更快，程序的写入会存放在内存缓冲中，然后再一起写入硬盘。守护进程
kflushd
和
kupdate
管理这些工作。
kupdate
间断的工作（每
5
秒）来检查是否有写过的缓冲，如过有，就让
kflushd
把它们写入磁盘。
C>
进程有时候无事可做，当它运行时也不一定需要把其所有的代码和数据都放在内存中。这就意味着我们可以通过把运行中程序不用的内容切换到交换分区来更好的是利用内存。把这些进程数据移入
/
移出内存通过进程
IO
管理守护进程
kpiod
和交换守护进程
kswapd
，大约每隔
1
秒，
kswapd
醒来并检查内存情况。如果在硬盘的东西要读入内存，或者内存可用空间不足
,kpiod
就会被调用来做移入
/
移出操作。
D> bdflush - BUF_DIRTY,
将
dirty
缓存写回到磁盘的核心守护进程。
对于有许多脏的缓冲区（包含必须同时写到磁盘的数据的缓冲区）的系统提供了动态的响应。它在系统启动的时候作为一个核心线程启动，它叫自己为“
kflushd
”，而这是你用
ps
显示系统中的进程的时候你会看得的名字。即定期（
5
秒）将脏（
dirty
）缓冲区的内容写入磁盘，以腾出内存；
E> ksoftirqd_CPUx
是一个死循环
,
负责处理软中断的。它是用来对软中断队列进行缓冲处理的进程。当发生软中断时，系统并不急于处理，只是将相应的
cpu
的中断状态结构中的
active
的相应的位，置位，并将相应的处理函数挂到相应的队列
,
然后等待调度时机来临
,
再来处理
.
ksoftirqd_CPUx
是由
cpu_raise_softirq()
即
cpu
触发中断，唤醒的内核线程，这涉及到软中断
,ksoftirqd
的代码参见
[kernel/softirq.c]
F> keventd
，它的任务就是执行
scheduler
调度器队列中的任务，
keventd
为它运行的任务提供了可预期的进程上下文。
G> khubd,
是用来检测
USB hub
设备的，当
usb
有动态插拔时，将交由此内核进程来处理。在检测到有
hub
事件时会有相应的动作（
usb_hub_events()
）
H> mtdblockd
是用来对
flash
块设备进行写操作的守护进程。
NAND
类型的
Flash
需要
MTD(Memory Technology Devices
内存技术驱动程序
)
驱动的支持才能被
linux
所使用。
NAND
的特点是不能在芯片内执行（
XIP
，
eXecute In Place
），需要把代码读到系统
RAM
中再执行，传输效率不是最高，最大擦写次数量为一百万次，但写入和擦除的速度很快，擦除单元小，是高数据存储密度的最佳选择。
NAND
需要
I/O
接口，因此使用时需要驱动程序。
I> loop0
是负责处理
loop
块设备的
(
回环设备
)
。
loopback device
指的就是拿文件来模拟块设备
,
在我们这里，
loop
设备主要用来处理需要
mount
到板上的文件系统
,
类似
mount /tmp/rootfs /mnt -o loop
。
.
我们的实例有
:mount -o loop -t cramfs /xxx.bin /xxx
也就是将
xxx.bin
这个文件
mount
到板上来模拟
cramfs
压缩
ram
文件系统。
loop0
进程负责对
loop
设备进行操作。
loopback
设备和其他的块设备的使用方法相同。特别的是，可以在该设备上建立一个文件系统，然后利用
mount
命令把该系统映射到某个目录下以便访问。这种整个建立在一个普通磁盘文件上的文件系统，就是虚拟文件系统
(virtual file system)
。
总结：
上面的内容是本人为了在实际开发中更加清楚地了解嵌入式
linux
的启动过程而做的一个总结性的文章。
在对嵌入式
linux
的启动过程做了一个详细注释后，大家会对涉及到嵌入系统的各个概念有了一个更加明确的认识，并能对嵌入系统的软硬件环境的有关设置更加清楚。当你自己动手结合
linux
源代码来分析时，将会有一个清楚的全局观。
现在，你如果再回头去看文章前面所列出的启动信息例子中的内容，其中
80%
的内容，你现在应该能看懂它的来龙去脉了。
原文地址
http://blog.csdn.net/dzassn/archive/2007/10/27/1847479.aspx
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