Linux系统的内核启动 (linux start kernel)

Linux系统是一种非常流行并且广泛使用的操作系统，它提供了强大的功能和灵活性，可以在各种不同的设备上使用。在Linux系统中，内核是整个系统的核心，并且是系统启动时更先加载的组件。在本文中，我们将深入探讨过程，了解它的所有步骤和阶段。

1. 引导加载程序

在任何操作系统的启动过程中，之一步始终是启动引导加载程序。引导加载程序负责在计算机启动时加载操作系统的内核，并且它通常存储在计算机的启动磁盘驱动器中。在Linux系统中，引导加载程序通常是Grub（GRand Unified Bootloader）。

2. 初始化内核

启动引导加载程序之后，计算机将开始初始化操作系统内核。这是一个非常关键的步骤，因为它将为系统中的其他组件提供必要的基础设施，并确保内核能够正常工作。在Linux系统中，内核初始化包括以下步骤：

– 计算机检测硬件。

– 内核加载相应的驱动程序以支持硬件设备。

– 内核初始化内存管理子系统、进程管理子系统和文件系统子系统。

– 内核启动守护程序，并设置其他系统设置。

3. 用户空间初始化

完成内核初始化后，Linux系统将开始用户空间初始化。用户空间是一个操作系统中的一部分，它是用户和应用程序运行的地方。在Linux系统中，用户空间初始化包括以下步骤：

– 管理用户和用户组。

– 初始化系统服务和设置程序，以便它们可以正常运行。

– 启动登录管理器（如GDM或KDM），以便用户可以登录到系统。

4. shell启动

一旦用户空间初始化完成，Linux系统将启动shell。shell是一个命令行界面，它允许用户与操作系统交互。在Linux系统中，有多个shell可供选择，例如bash和zsh。

5. 启动应用程序和服务

在完成用户空间初始化和shell启动之后，Linux系统将启动应用程序和服务。这些应用程序和服务可能是从命令行启动的，也可能是在系统启动时自动启动的，以确保它们一直在后台运行。

过程是一个非常复杂和精细的过程。没有引导加载程序和内核初始化，操作系统无法正常运行。通过深入了解过程，我们可以更好地理解操作系统的工作原理，并且可以进行调试和优化，使其更加高效和可靠。

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linux kernel 没有输出信息 怎么调试

最近工作在调试u虚拟串口，让其作为kernel启动的调试串口老埋，以及user空间的输入输出控制台。

利用这个机会，学习下printk如何选择往哪个console输出以及user空间下控制台如何选择，记录与此，与大家共享，也尺含绝方便自己以后翻阅。

Kernel版本号：3.4.55

依照我的思路（还是时间顺序）分了4部分，指定kernel调试console ， kernel下printk console的选择 ，kernel下console的注册，user空间console的选陵姿择。

一 指定kernel调试console

首先看kernel启动时如何获取和处理指定的console参数。

kernel的启动参数cmdline可以指定调试console，如指定‘console=ttyS0,115200’,

kernel如何解析cmdline，我之前写了一篇博文如下：

根据之前的分析，cmdline中有console=xxx，start_kernel中parse_args遍历.init.setup段所有obs_kernel_param。

kernel/printk.c中注册了‘console=’的解析函数console_setup（注册了obs_kernel_param），所以匹配成功，会调用console_setup来解析，如下：

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static int __init console_setup(char *str)

{

char buf.name) + 4>; /* 4 for index */

char *s, *options, *brl_options = NULL;

int idx;

#ifdef CONFIG_A11Y_BRAILLE_CONSOLE

if (!memcmp(str, “brl,”, 4)) {

brl_options = “”;

str += 4;

} else if (!memcmp(str, “brl=”, 4)) {

brl_options = str + 4;

str = strchr(brl_options, ‘,’);

if (!str) {

printk(KERN_ERR “need port name after brl=\n”);

return 1;

}

*(str++) = 0;

}

#endif

/*

* Decode str into name, index, options.

*/

if (str >= ‘0’ && str = ‘0’ && *s name, name, sizeof(c->name));

c->options = options;

#ifdef CONFIG_A11Y_BRAILLE_CONSOLE

c->brl_options = brl_options;

#endif

c->index = idx;

return 0;

}

kernel利用结构体数组console_cmdline,最多可支持8个cmdline传入的console参数。

__add_preferred_console将name idx options保存到数组下一个成员console_cmdline结构体中，如果数组中已有重名，则不添加，并置selected_console为最新添加的console_cmdline的下标号。

比如cmdline中有“console=ttyS0,console=ttyS1,9600”

则在console_cmdline数组中console_cmdline代表ttyS0，console_cmdline代表ttyS1，而selected_console=1.

二 kernel下printk console的选择

kernel下调试信息是通过printk输出，如果要kernel正常打印，则需要搞明白printk怎么选择输出的设备。

关于printk的实现原理，我在刚工作的时候写过一篇博文，kernel版本是2.6.21的，但是原理还是一致的，可供参考：

printk首先将输出内容添加到一个kernel缓冲区中，叫log_buf，log_buf相关代码如下：

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#define MAX_CMDLINECONSOLES 8

static struct console_cmdline console_cmdline;

static int selected_console = -1;

static int preferred_console = -1;

int console_set_on_cmdline;

EXPORT_SYMBOL(console_set_on_cmdline);

/* Flag: console code may call schedule() */

static int console_may_schedule;

#ifdef CONFIG_PRINTK

static char __log_buf;

static char *log_buf = __log_buf;

static int log_buf_len = __LOG_BUF_LEN;

static unsigned logged_chars; /* Number of chars produced since last read+clear operation */

static int saved_console_loglevel = -1;

log_buf的大小由kernel menuconfig配置，我配置的CONFIG_LOG_BUF_SHIFT为17，则log_buf为128k。

printk内容会一直存在log_buf中，log_buf满了之后则会从头在开始存，覆盖掉原来的数据。

根据printk的实现原理，printk最后调用console_unlock实现log_buf数据刷出到指定设备。

这里先不关心printk如何处理log buf数据(比如添加内容级别)，只关心printk如何一步步找到指定的输出设备，根据printk.c代码，可以找到如下线索。

printk->vprintk->console_unlock->call_console_drivers->_call_console_drivers->_call_console_drivers->__call_console_drivers

看线索更底层__call_console_drivers代码。如下：

view plain copy

/*

* Call the console drivers on a range of log_buf

*/

static void __call_console_drivers(unsigned start, unsigned end)

{

struct console *con;

for_each_console(con) {

if (exclusive_console && con != exclusive_console)

continue;

if ((con->flags & CON_ENABLED) && con->write &&

(cpu_online(p_processor_id()) ||

(con->flags & CON_ANYTIME)))

con->write(con, &LOG_BUF(start), end – start);

}

}

for_each_console定义如下：

view plain copy

/*

* for_each_console() allows you to iterate on each console

*/

#define for_each_console(con) \

for (con = console_drivers; con != NULL; con = con->next)

遍历console_drivers链表所有console struct，如果有exclusive_console，则调用与exclusive_console一致console的write，

如果exclusive_console为NULL，则调用所有ENABLE的console的write方法将log buf中start到end的内容发出。

可以看出，execlusive_console来指定printk输出唯一console，如果未指定，则向所有enable的console写。

默认情况下execlusive_console=NULL，所以printk默认是向所有enable的console写！

只有一种情况是指定execlusive_console，就是在console注册时，下面会讲到。

到这里就很明了了，kernel下每次printk打印，首先存log_buf，然后遍历console_drivers，找到合适console(execlusive_console或所有enable的)，刷出log。

console_drivers链表的成员是哪里来的，谁会指定execulsive_console？接着来看下一部分，kernel下console的注册

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