从服务器端的强大支撑到嵌入式系统的轻量级部署,Linux无处不在地展现着其独特的魅力
而这一切的背后,离不开Linux加载方式的精妙设计与实现
本文将深入探讨Linux的加载方式,从引导加载程序(Bootloader)到内核初始化,再到用户空间的启动,全面解析这一过程中涉及的关键技术和机制
一、引导加载程序:Linux启动的序曲 Linux系统的启动过程始于电源接通或重启,但真正进入Linux世界之前,必须先经过一个被称为引导加载程序(Bootloader)的阶段
Bootloader是系统启动时首先运行的代码,它负责初始化硬件、加载内核镜像到内存中,并最终跳转到内核的起始地址执行
1.1 BIOS/UEFI:硬件与软件的桥梁 在计算机开机之初,BIOS(基本输入输出系统)或UEFI(统一可扩展固件接口)作为硬件与软件之间的桥梁,负责执行一系列检查,包括内存测试、设备初始化等,并最终从预设的启动设备(如硬盘、SSD、USB等)中加载Bootloader到内存中执行
UEFI相较于BIOS,提供了更快、更安全、更灵活的启动环境,支持更大的硬盘容量和更复杂的文件系统
1.2 Bootloader的种类与功能 Linux世界中有多种Bootloader可供选择,其中最为知名的是GRUB(GRand Unified Bootloader)
GRUB不仅支持多种文件系统,还提供了图形化菜单,允许用户在启动时选择不同的内核版本或操作系统
此外,LILO(Linux Loader)也是早期Linux常用的Bootloader之一,虽然功能相对简单,但在某些特定场景下仍有其应用价值
Bootloader的主要任务包括: - 初始化硬件:设置CPU模式、内存映射、中断向量表等
- 加载内核:从指定的分区或文件中读取内核镜像到内存中
- 传递参数:向内核传递启动参数,如root设备、内存大小、启动模式等
- 跳转到内核:将控制权交给内核,开始执行内核代码
二、内核初始化:Linux启动的核心乐章 一旦Bootloader完成其使命,控制权便交给了Linux内核
内核是操作系统的核心部分,负责管理硬件资源、提供进程调度、内存管理、文件系统支持等关键功能
内核的初始化过程是一个复杂而有序的过程,可以分为几个关键阶段
2.1 实模式与保
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