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......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业.......Linux操作系统分析2基于x86的Linux启动代码分析陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）计算机应用教研室@计算机学院嵌入式系统实验室@苏州研究院中国科学技术大学Fall2010陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..Outline...1基于x86的Linux启动代码分析...2小结和作业陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..源代码来源内核版本：2.6.26解压缩后，成功编译一次建立SourceInsight工程Windows+SourceInsightWine+SourceInsight安装wine：sudoapt-getinstallwine在wine中安装SourceInsight：wineXXX.exe陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..基于x86的Linux启动代码分析了解linux的源码组织看目录结构了解linux的内核代码结构看Makefile了解基于x86的linux的bootimage的结构看Makefile文件和链接描述文件掌握x86的启动流程阅读启动源码文件陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..Linux-2.6.26阅读linux目录下的README关于Linux的介绍（WHATISLINUX?）该版本内核支持的体系结构（ONWHATHARDWAREDOESITRUN?）Linux源代码目录中的文档目录（DOCUMENTATION）如何配置、编译、安装INSTALLINGthekernelBUILDdirectoryforthekernelCONFIGURINGthekernelCOMPILINGthekernel等等陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..Linux内核源代码中的主要子目录IDocumentation内核方面的相关文档。arch与体系结构相关的代码。对应于每个支持的体系结构，有一个相应的目录如x86、arm、alpha等。每个体系结构子目录下包含几个主要的子目录：kernel与体系结构相关的核心代码mm与体系结构相关的内存管理代码lib与体系结构相关的库代码include内核头文件。对每种支持的体系结构有相应的子目录，如asm-x86、asm-arm、asm-alpha等。符号链接asm，如“asm-asm-x86”。实际上，“#include‘asm/xxxx.h’”?陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..Linux内核源代码中的主要子目录IIinit内核初始化代码。提供main.c，包含startkernel函数。kernel内核管理代码。mm内存管理代码。ipc进程间通讯代码。net网络部分代码。lib与体系结构无关的内核库代码。drivers设备驱动代码。每类设备有相应的子目录，如char、block、net等fs文件系统代码。每个支持文件系统有相应的子目录，如ext2、proc等。modules可动态加载的模块。Scripts配置核心的脚本文件。等等陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..考虑Arch为i386考察如下目录观察Linux源码的根目录观察arch目录观察arch下的x86目录arch/x86/bootarch/x86/boot/compressedarch/x86/kernel观察Linux的init目录陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..阅读documentation/i386/boot.txtI由于一些历史的原因，基于x86的Linux的启动比较复杂这个文档（THELINUX/I386BOOTPROTOCOL）包含如下内容...1Linux/i386的启动协议（若干个）...2内存布局图（MEMORYLAYOUT）...3实模式下的内核头结构及细节（THEREAL-MODEKERNELHEADER）...4内核的命令行（THEKERNELCOMMANDLINE）...5MEMORYLAYOUTOFTHEREAL-MODECODE...6启动配置示例（SAMPLEBOOTCONFIGURATION）...7装载Linux的剩余部分（LOADINGTHERESTOFTHEKERNEL）陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..阅读documentation/i386/boot.txtII...8特殊的命令行参数（SPECIALCOMMANDLINEOPTIONS）...9运行内核（RUNNINGTHEKERNEL）...10高级启动回调函数（ADVANCEDBOOTLOADERHOOKS）...1132-bitBOOTPROTOCOL陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..阅读Linux源码根目录下的Makefile找到缺省目标all找到vmlinux目标，并阅读陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..解释：关于$(callifchangedrule;vmlinux)#rulevmlinux陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业链接描述文件？链接顺序：vmlinux-initvmlinux-main陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..参见“Documentation/kbuild/makefiles.txt”陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业注意：vmlinux-initvmlinux-mainvmlinux-dirs陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..主要目标文件的编译..vmlinux###不妨以core-y为例，观察体系相关和体系无关部分的代码是如何被包含进来的陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..x86的启动文件..根据vmlinux-init找到head-y,init-y关于arch/x86/Makefile的引入根Makefile中以include的方式包含了X86体系结构相关部分的Makefile在这个Makefile中其中，变量BITS为32或者64，我们只考虑32位的情况在根Makefile中可以看到vmlinux包含如下内容i386/kernel/head32.S等+init/main.c+init/version.o+COREFILES+DRIVERS+NETWORKS+LIBS陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..为便于阅读，了解关于命令输出的相关内容..陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..makeXXX若makeinstall在x86的Makefile中有install规则若makebzImage/zImage等，则要找到对应的目标然后进行bzImage/zImage可在arch/x86的Makefile中找到相应规则其他的zXXX/bzXXX也都依赖于boot下的zImage/bzImage它们最终都找到i386/boot/Makefile陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..考虑bootbzImageIMakebzImage…在arch/X86/Makefile中z代表压缩；b代表大内核到boot目录下的Makefile观察boot目录和boot下的Makefile观察compressed目录及该目录下的Makefile陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..考虑bootbzImageII.最后:........在Linux内核源代码顶层目录下生成一个vmlinuxarch/x86/kernel/head32.S+init/main.c+compressed下的vmlinux为compressed/head32.S+压缩后的顶层目录下的vmlinuxboot下的bzImage为boot下header.S等（即setup.bin）+compressed/vmlinux陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..x86的启动（小结）boot/header.S等compressed/head32.S等kernel/head32.S等init/main.c陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..I386机器的启动层次...1BIOS(BasicI/OSystem)...2Bootloader软盘启动硬盘启动嵌套bootloader例如：grub、lilo、::::::...3Linuxkernel.Bootloader必须完成内核代码的加载，然后跳转到入口处运行........陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..BIOSI加电，RESET引脚.CPU加电后，将会初始化程序指针到某个约定好的地址上取指令运行，在这个地指处，往往安排了启动相关的代码，例如BIOS或者reset向量处理入口........初始化寄存器；CS:IP=0xfffffff0,inROMROM BIOSBIOS启动内容POST（上电自检）初始化硬件设备搜索一个操作系统来启动根据配置，操作系统可以在软盘/硬盘/CDROM上把对应设备的第一个扇区的内容（bootloader或部分）拷贝到RAM(0x7c00)处跳转到0x7c00处执行陈香兰（xlanchen@ustc.edu.cn）Linux操作系统分析......基于x86的Linux启动代码分析小结和作业..Bootloader（引导装载程序）BIOS调用Bootloader把操作系统内核映像装载到RAM中考虑IBMPC的启动.软盘启动：........BIOS拷贝第一个扇区的内容（bootsect）到RA