21、Linux系统启动与模块管理详解
Linux系统启动与模块管理详解
1. 系统启动流程
1.1 BIOS阶段
计算机加电后，由于RAM中包含随机数据且无操作系统运行，此时计算机基本无用。为启动计算机，一个特殊硬件电路会拉高CPU的RESET引脚的逻辑值。RESET被置位后，处理器的一些寄存器（包括cs和eip）会被设置为固定值，然后执行物理地址0xfffffff0处的代码。该地址被硬件映射到一个通常称为只读存储器（ROM）的特定只读、持久性存储芯片上。存储在ROM中的程序集传统上被称为基本输入/输出系统（BIOS），因为它包含了一些操作系统（如微软的MS - DOS）用于处理计算机硬件设备的几个中断驱动的低级程序。
Linux初始化后不使用BIOS，而是为计算机上的每个硬件设备提供自己的设备驱动程序。因为BIOS程序必须在实模式下执行，而内核在保护模式下执行，所以即使共享功能有益，它们也无法实现。
BIOS使用实模式地址，因为计算机启动时只有实模式地址可用。实模式地址由段（seg）和偏移量（off）组成，对应的物理地址为seg * 16 + off。因此，CPU寻址电路将逻辑地址转换为物理地址时不需要全局描述符表、局部描述符表或页表。显然，初始化GDT、LDT和页表的代码必须在实模式下运行。
在引导阶段，Linux不得不使用BIOS来从磁盘或其他外部设备中检索内核映像。BIOS引导过程主要执行以下四个操作：
1. 对计算机硬件执行一系列测试，以确定哪些设备存在以及它们是否正常工作。此阶段通常称为加电自检（POST）。在此阶段，会显示一些消息，如BIOS版本横幅。
2. 初始化硬件设备。在现代基于PCI的架构中，此阶段至关重要，因为它确保所有硬件设备在