ARM Linux啟動流程大致為：bootloader---->kernel---->root filesystem。bootloader 是一上電就拿到cpu 的控制權的，而bootloader實現了硬件的初始化。bootloader儼然就成了Power on 之后”第一個吃螃蟹”的代碼。

談到這就得想到硬件機制是如何滿足這個功能的了。CPU內部一般都集成小容量的SRAM(又叫stapping stone，墊腳石)，當系統一上電，NAND controler 就自動地將Nand flash 里的前內容復制到墊腳石里，而PC 指針一上電就指向墊腳石的起始地址0x00000000。這樣這一部分的代碼就可以得到執行。所以，這一部分的代碼就是 bootloader 部分，那一上電bootloader 不就可以得到運行了么？事實確實如此，在嵌入式Linux的軟件系統中，nandflash前面一部分代碼往往就是bootloader ，然后就是kernel, 再接著就是根文件系統。

說了這么多，好像都沒說到啟動流程啊，別著急，咱慢慢談，所謂磨刀不誤砍柴工嘛。

要說啟動流程，如果只是簡單的介紹從哪到哪，誰干了啥啥，得到的結果可能只是只知其然不知其所以然。個人覺得隨著CPU的PC指針走，循著代碼的足跡才能把整個流程理清楚，當找到了代碼的執行過程，再分析一下代碼，自然知道了哪個部分完成了哪些事，更重要的是為代碼的移植打下了堅實的基礎。自然這個過程是痛苦和枯燥的，甚至是看代碼看了幾天也沒弄明白，不過這也是一種鍛煉。

bootloder

前面說了，bootloader一上電就拿到了cpu 的使用權，它當然得干一些初始化的工作啊，比如關閉看門狗、設置cpu 的運行模式、設置堆棧等等比較急迫的事情。當然還要對主板的一些其他硬件進行簡單的初始化，比如外部DDR內存、網卡、顯示屏、nand flash等等的初始化工作，最后還要負責把Linux內核加載到內存中。正所謂責任和權力是并存的嘛，你得到了權益，當然就得付出。當bootloader 完成它的使命之后就會把cpu 的使用權交給下一部分代碼：kernel 。

kernel

在討論kernel 是如何啟動之前，先了解kernel 的組成結構以及是如何得來的。下面這張圖是內核編譯即將結束時顯示的信息：

下面的這張圖說明了上面的編譯過程，

可以看到，當內核源文件編譯鏈接成 vmlinux 文件以后還進行了幾個模塊的編譯和鏈接。其中（1）vmlinux 是ELF格式的object文件，這種文件只是各個源代碼經過連接以后的得到的文件，并不能在arm平臺上運行。（2）經過objcopy這個工具轉換以后，得到了二進制格式文件Image，Image文件相比于vmlinux 文件，除了格式不同以外，還被去除了許多注釋和調試的信息。（3）Image文件經過壓縮以后得到了piggy.gz ,這個文件僅僅是Image的壓縮版，并無其他不同。（4）接著編譯生成另外幾個模塊文件misc.o、big_endian.o、head.o、head-xscale.o，這幾個文件組成一個叫bootstrap loader的組件，又叫引導程序。編譯生成 piggy.o 文件。（5）最后piggy.o文件和bootstrap loader 組成一個bootable kernel Image 文件（可啟動文件）。

可以看到最后得到的可執行文件就是上圖最右邊那個，這也是我們最后燒寫到開發板的鏡像。其中piggy.o 就是內核鏡像，而剩下的幾個文件就組成了引導程序。

下面開始討論CPU的流轉過程，還是用一個圖來展示：

從上圖可以看出，系統一上電就開始執行bootloader。當bootloader 執行完以后，把控制權交給了引導程序的head.o 文件里的start 標號處，當引導程序完成引導工作以后就將控制權轉給真正的內核的head.o 文件里的start 標號處。這里就是內核的入口點，最后內核的head.o將控制交給main.o 的start_kernel 函數。這樣，通過查看相應的代碼就可以知道這些代碼到底完成了哪些工作。在這里我們可以找到相應的代碼，分析一下，看它們到底完成哪些事。下面是我的分析結果：

引導程序：

head.o從bootloader接過控制權，并完成如下任務：

1.使能 I/D caches ，關閉中斷 ， 建立C運行環境（即設置堆棧）由 head.o 和head-xscal.o 完成

2.解壓縮并重定位代碼 ，由misc.o 完成

3.其他硬件相關的設置，如big.endian.o 為cpu設置大端模式

內核入口點：從引導程序接過控制權，完成如下任務

1.檢查有效的cpu 和cpu的信息

2.創建初始化頁表入口

3.使能MMU

4.檢測錯誤并報告

5.跳轉到內核本身 main.c 文件里的 start_kernel（）函數

內核啟動：

從 kernel 的head.o接過控制權，開始內核的啟動，在這里完成內核的初始化，如內核各個子系統的初始化。

root filesystem

到此止，kernel完成了系統硬件探測及硬件驅動的初始化，內核空間的相關工作已經完成，開始向用戶空間轉移，內核空間通過一個間接的initrd（一個虛擬的文件系統）向用戶空間過度，然后開始掛載跟文件系統了，其過程：initrd---->/sbin/init---->/etc/inittab。

initrd是一個虛擬的文件系統，里面有lib、bin、sbin、usr、proc、sys、var、dev、boot等一些目錄，其目錄有點像真的/，所以我們稱之為虛擬的根文件系統，作用就是將kernel和真的根文件系統建立關聯關系，讓kernel去initrd中加載根文件系統所需要的驅動程序，并以讀寫的方式掛載根文件系統，并讓執行用戶當中第一個進程init。

init執行完畢以后會啟動系統內的/etc/inittab文件，來完成系統系統的初始化工作。