《Essential Linux Device Drivers》中文版第2章

-宋宝华（Barry Song）
在开始步入Linux设备驱动程序的神秘世界之前，让我们从驱动程序开发人员的角度看几个内核构成要素，熟悉一些基本的内核概念。我们将学习内核定时器、同步机制以及内存分配方法。不过，我们还是得从头开始这次探索之旅。因此，本章要先浏览一下内核发出的启动信息，然后再逐个讲解一些有意思的点。
2.1 启动过程
图2-1显示了基于x86计算机Linux系统的启动顺序。第一步是BIOS从启动设备中导入主引导记录（MBR），接下来MBR中的代码查看分区表并从活动分区读取GRUB、LILO或SYSLINUX等引导装入程序（Bootloader），之后引导装入程序会加载压缩后的内核映像并将控制权传递给它。内核取得控制权后，会将自身解压缩并投入运转。
基于x86的处理器有两种操作模式：实模式和保护模式。在实模式下，用户仅可以使用1 MB内存，并且没有任何保护。保护模式要复杂得多，用户可以使用更多的高级功能（如分页）。CPU必须中途将实模式切换为保护模式。但是，这种切换是单向的，即不能从保护模式再切换回实模式。
内核初始化的第一步是执行实模式下的汇编代码，之后执行保护模式下init/main.c文件（上一章修改的源文件）中的start_kernel()函数。start_kernel()函数首先会初始化CPU子系统，之后让内存和进程管理系统就位，接下来启动外部总线和I/O设备，最后一步是激活init进程，它是所有Linux进程的父进程。init进程执行启动必要的内核服务的用户空间脚本，并且最终派生控制台终端程序以及显示登录（login）提示。

x86保护模式

arch/x86/boot/pm.c

x86实模式

用户进程和守护程序

init进程

保护模式内核

实模式内核

引导装入程序（GRUB/LILO/…）

BIOS

上电
图2-1 基于x86硬件上的Linux的启动过程
本节内的3级标题都是图2-2中的一条打印信息，这些信息来源于基于x86的笔记本电脑的Linux启动过程。如果在其他体系架构上启动内核，消息以及语义可能会有所不同。如果感觉本节中的一些内容非常晦涩，请不要担心。当前的目的仅是让你有一个大概的印象，让你先品尝内核甜点的味道。接下来要提到的许多概念都会在以后的章节中进行更深入的论述。
2.1.1 BIOS-provided physical RAM map
内核会解析从BIOS中读取到的系统内存映射，并率先将以下信息打印出来：
BIOS-provided physical RA