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Linux系统顺序启动过程详解

摘要：

本文将详细解析Linux系统的启动过程，从硬件自检到操作系统内核的加载，以及嵌入式Linux系统的组成和U-Boot编译过程，旨在帮助读者全面了解Linux系统的启动机制。

一、Linux系统启动过程

1. 开机自检

计算机加电后，BIOS会进行硬件自检，包括CPU、内存、硬盘等，确保所有硬件可以正常工作。

2. MBR引导或GPT引导

BIOS根据设置的启动顺序查找启动设备（硬盘、U盘、光驱等）。MBR分区方案中，BIOS从启动设备的MBR读取记录引导信息的扇区，告诉计算机到启动设备的哪个位置去寻找操作系统。

3. GRUB菜单

完成MBR引导或GPT引导后，启动引导加载程序，Linux系统上常见的引导加载程序是GRUB。GRUB会显示一个菜单，列出所有可启动的内核和操作系统选项。

4. 加载Linux内核

选择好操作系统后，GRUB会加载选定的操作系统内核以及初始内存映像（initramfs）。Linux内核负责资源分配与调度，初始内存映像包含了启动Linux系统所需的基本工具和驱动程序。

5. init进程初始化

内核加载完成后，启动init进程。这是Linux系统中的第一个进程，是系统所有进程的起点。

二、嵌入式Linux系统的组成

1.1 嵌入式Linux系统和PC完整的操作系统的对比如下：

- PC机—Windows系统启动流程（PC机—Linux系统、嵌入式ARM—Linux系统的启动流程类似）

1.2 PC机—BIOS和UEFI的作用：

- 进行硬件自检，检测内存、CPU、显卡、硬盘等设备的状态和配置。

- 设置启动顺序，选择从哪个设备加载引导程序，如硬盘、U盘等。

- 加载引导程序，如bootmgr、grub2等，然后由引导程序加载操作系统，如Windows、Linux。

三、U-Boot编译

1. U-Boot简介

U-Boot是一个开源的嵌入式系统引导加载程序，用于启动嵌入式设备。

2. XIP设备

XIP（Execute In Place）设备允许直接在设备上执行代码，而不需要将其加载到内存中。

3. 为什么需要U-Boot

U-Boot负责初始化硬件、加载操作系统内核，并提供一个简单的命令行界面。

4. U-Boot启动流程

- 设备上电，执行ROM代码 —— 加载U-Boot SPL（Secondary Program Loader）

- 执行SPL —— 初始化基本硬件

- 执行SPL —— 加载 U-Boot Proper

- 执行U-Boot Proper —— 进一步初始化硬件、加载操作系统内核

- 启动操作系统内核

- 操作系统运行

本文详细介绍了Linux系统的启动过程、嵌入式Linux系统的组成以及U-Boot编译过程。通过了解这些知识，读者可以更好地掌握Linux系统的运行机制，为后续的Linux系统开发和应用打下坚实基础。