22、Linux系统启动与模块管理全解析
Linux系统启动与模块管理全解析
一、系统启动流程
1.1 BIOS阶段
计算机开机后，由于RAM中包含随机数据且没有操作系统运行，此时计算机几乎无法使用。为了启动，一个特殊的硬件电路会拉高CPU的RESET引脚的逻辑值。RESET被触发后，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。这个地址被硬件映射到一个通常称为只读存储器（ROM）的只读、持久存储芯片上。存储在ROM中的一组程序传统上被称为基本输入/输出系统（BIOS），因为它包含了一些由包括微软的MS - DOS在内的操作系统使用的中断驱动的低级程序，用于处理构成计算机的硬件设备。
Linux在初始化后不使用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。实际上，BIOS程序必须在实模式下执行，而内核在保护模式下执行，所以即使这样做有好处，它们也不能共享功能。
BIOS使用实模式地址，因为这是计算机开机时唯一可用的地址。实模式地址由段（seg）和偏移量（off）组成，对应的物理地址由seg * 16 + off给出。因此，CPU寻址电路在将逻辑地址转换为物理地址时不需要全局描述符表（GDT）、局部描述符表（LDT）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。
Linux在引导阶段不得不使用BIOS，因为它必须从磁盘或其他外部设备中获取内核映像。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。这个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。在基