知晓ARM Linux内核启动的流程，属于深入嵌入式系统去开展开发以及内核调试的根基。此过程起始于处理器进行上电复位，一直到最终把控制权转交给位于用户空间的首个进程，期间涵盖硬件初始化、引导加载程序、内核解压与重定位、核心数据结构构建等一连串精密的操作。弄清每个阶段的细节作用，能够协助开发者去定位启动时出现的故障、优化启动所需时间，亦或是针对特定硬件予以定制。
ARM Linux内核从哪里开始执行
当开发板接通电源，ARM CPU的复位向量地址朝着BootLoader而去（像U-Boot此类） 。BootLoader的责任是对最基础的内存控制器、时钟等等进行初始化，以此为加载内核镜像做好相应准备 。它从存储设备（比如eMMC、SD卡）那儿读取压缩的zImage内核镜像来到内存所指定的位置，并且有可能会把包含内存大小、命令行等相关信息的ATAGs或者Device Tree Blob（DTB）传递至于内核 。
BootLoader跳转至内核入口点，此入口点是解压代码起始之处。此位置并非内核的main函数，乃是一段与架构紧密关联的汇编启动代码。这段代码负责把CPU切换至安全模式，比如SVC模式，关闭中断，构建最小运行环境。它的首要任务是进行自解压，把真正的内核映像从当前位置解压至内存的最终运行地址，预备进入内核的正式启动阶段。
内核解压后如何初始化关键硬件
解压结束之后，执行的权力交付给内核的head.S等相应的汇编文件的手中。这一部分的代码全部都是运用汇编进行编写的arm linux内核启动流程，目标是在C语言运行的环境构建完成之前，达成最底层的硬件设置的任务。它会开展 设置虚拟内存映射的页表的工作，启动MMU，把处理器从物理地址的世界转变到虚拟地址的空间范围当中。这对于后续所有内核代码的正常寻址而言是具有极其重要的价值的。
它会对处理器缓存进行初始化，以此为数据访问加快速度。与此同时，将栈指针初始化linux教程下载，为后续调用C函数做准备。在此之后呢，代码会跳转至第一个C语言函数start_kernel。到了这个时候，体系结构相关的低级别初始化就算消停了，内核进入到与架构无关却关键的通用初始化流程，启动过程也开始变得更易于阅读且具备可扩展性了。
start_kernel函数做了哪些核心工作
start_kernel乃Linux内核之“主函数”，其处于init/main.c内，担当初始化内核所有核心子系统之责。首先，它会施行陷阱处理、设置中断向量表，且早期初始化控制台，以使printk能输出信息，此为后续所有调试信息之根基。与此同时，初始化内存管理的数据结构，标记可用以及已用的物理内存页。
它会对调度器进行初始化，去创建0号进程也就是idle进程以及1号进程也就是init进程的内核线程。它会对定时器进行初始化，还会对中断控制器比如GIC进行初始化，并且会扫描设备树DTB，把硬件信息传递给内核。在这个进程当中，内核逐渐地不再处于“裸”状态而变得“丰满”起来，各类核心机制像是进程管理、内存管理以及中断处理等都已然就绪，为驱动以及模块的加载营造了条件。
内核如何初始化驱动程序并挂载根文件系统
当内核子系统准备就绪之后，便会进入到rest_init函数之中，此函数会创建内核线程用以执行kernel_init。该函数承担着处理经由命令行传入的“init=”参数或者默认路径的职责。然而在这之前，驱动程序的初始化工作是必须要完成的。内核会调用一系列的*_initcall函数，这些函数乃是驱动程序或者模块借助宏声明而注册的初始化函数，会依照优先级的顺序来执行。
起着驱动初始化关键作用的是块设备驱动以及文件系统驱动，块设备驱动像MMC、SATA之类的，仅当它成功完成初始化之后，内核才能够去访问存储设备所在之处随后依次进行的是，初始化与之对应的文件系统，像ext4这种类型的接着尝试去挂载由命令行参数“root=”所明确指定的分区当作根文件系统，根文件系统挂载成功这件事所蕴含的意义在于，内核能够读取磁盘之上的可执行程序以及库文件，而这恰恰是启动用户空间的前提条件 。
用户空间的第一个进程怎样被启动
根文件系统挂载达成成功状态之后，内核会去寻觅并施行根文件系统里的首个用户空间程序。在默认的状况之下，这个程序是/sbin/init，不过也能够借助内核命令行参数“init=”予以指定。内核借由run_init_process函数调用execve系统调用，试着去执行此程序。假如，/sbin/init的执行出现失败状况，那么，内核会依照顺序，去尝试诸如，/etc/init、/bin/init等之类的路径。
若这个init程序，像systemd、BusyBox init这般，被成功执行了，那么内核启动流程便正式完结。CPU的控制权彻底移交至用户空间。init进程会依据其配置文件，比如说inittab或者systemd的unit文件，持续启动系统里的各类服务与应用，最终达成整个操作系统的启动，向用户展现登录界面或者应用程序界面。
如何调试ARM Linux内核的启动过程
调试启动失败时，最常见的办法是运用串口控制台。于内核配置里启用CONFIG_DEBUG_LL以及CONFIG_EARLY_PRINTK，能够让内核自初始化早期便经由串口输出信息arm linux内核启动流程，这对定位在控制台全然初始化之前所发生的错误有益。此外，认真核对BootLoader传递给内核的ATAGs或者DTB参数，尤其是内存地址与大小，乃是避免启动卡死的关键。
对于更为复杂的启动问题而言linux计划任务，或许需要借助比如JTAG之类的硬件调试工具来开展单步跟踪。与此同时，剖析内核的启动日志（借助dmesg去查看）乃为重要手段。日志当中会依照顺序记录各个子系统的初始化状态。经由调整内核命令行里的“loglevel”参数，能够输出更为详细的调试信息，用以帮助逐段排查初始化失败的具体模块以及函数调用。
于实际开发或者学习进程里，当碰到与ARM Linux内核启动有关联的问题之际，最为经常卡在的是哪一个环节？是BootLoader配置这一项么，还是设备树修改这一点，又或者是内核驱动初始化这个情况！祈盼在评论区域分享所你的经验以及困惑，同时也千万不要忘记点赞以及转发，从而让更多的开发者朋友一块儿交流研究探讨 。
