news 2026/1/30 16:25:43

21、Linux系统启动与模块管理详解

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张小明

前端开发工程师

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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

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