一、课程导论与启动流程全景

1.1 什么是内核配置？

内核配置，说白了就是给Linux内核「选配件」的过程。

我刚开始接触嵌入式Linux时，觉得内核就是个黑盒子。后来自己编译过几次，才明白——内核配置就是决定「我的内核支持什么，不支持什么」。

比如你的板子上有Wi-Fi模块，那就要在配置里把对应的驱动选上。没有触摸屏？那把触摸驱动关掉，省空间、省编译时间。

内核配置的结果，是一个叫 .config 的文件。里面全是这样的内容：

CONFIG_ARM=y
CONFIG_MMC=y
CONFIG_EXT4_FS=y
CONFIG_USB_EHCI_HCD=m

每个选项就是一个开关。y 表示编译进内核，m 表示编译成模块，n 表示不编译。

1.2 什么是Rootfs？

Rootfs，全称是 Root Filesystem，根文件系统。

内核启动后，需要一套完整的目录结构才能正常工作。/bin、/sbin、/etc、/lib、/usr……这些目录和里面的文件，组成了Rootfs。

没有Rootfs，内核就是个光杆司令。它知道怎么管理硬件，但没法执行用户程序，没法读取配置文件，甚至连个Shell都跑不起来。

Rootfs里通常包含：

• init程序——用户空间的第一个进程
• Shell——比如busybox提供的sh
• 库文件——比如glibc或musl
• 配置文件——比如inittab、fstab
• 设备节点——比如/dev/console

1.3 为什么需要挂载？

你想想看，内核启动时，Rootfs存在哪里？

可能是Flash分区、SD卡、NFS网络文件系统，甚至是内存中的ramdisk。内核需要把这些存储介质上的文件系统，关联到根目录 / 上——这个过程就叫「挂载」。

挂载的本质，就是建立「存储设备」和「目录树」之间的映射关系。

举个例子：

mount /dev/mmcblk0p2 /mnt/rootfs

这条命令把SD卡的第二个分区挂载到 /mnt/rootfs。但内核启动时，挂载的是根文件系统，所以命令是：

mount -t ext4 /dev/mmcblk0p2 /

嗯，这里要注意——根文件系统的挂载是由内核完成的，不是用户手动执行的。内核在启动参数里指定了 root=/dev/mmcblk0p2，它就会自动去挂载。

1.4 从按下电源键到登录Shell的完整旅程

这一节，我们来走一遍完整的启动流程。我把它分成几个阶段：

阶段一：BootROM

按下电源键，CPU复位。芯片内部的BootROM开始执行。它初始化最基本的硬件（时钟、内存控制器），然后去固定的位置找启动代码。

启动介质可能是NAND Flash、eMMC、SD卡，或者SPI Flash。BootROM会按优先级去尝试。

阶段二：Bootloader

BootROM加载的第一段代码，通常是SPL（Secondary Program Loader）或U-Boot SPL。它负责初始化DRAM，然后把完整的Bootloader（比如U-Boot）加载到内存中。

U-Boot启动后，会读取环境变量，加载内核镜像和设备树（DTB）到内存，然后跳转到内核入口。

阶段三：内核解压与初始化

内核镜像通常是压缩过的（zImage或Image.gz）。U-Boot跳转后，内核自解压代码先把自己解压到内存中，然后开始执行。

内核初始化流程大致如下：

1. 设置页表，开启MMU
2. 初始化中断控制器
3. 初始化定时器
4. 初始化控制台（串口）
5. 解析设备树，初始化各个驱动
6. 挂载根文件系统
7. 执行第一个用户进程——init

阶段四：用户空间初始化

init进程启动后，会读取配置文件（比如 /etc/inittab），启动各种服务：

• 网络服务（dhcp、sshd）
• 日志服务（syslogd）
• 登录服务（getty）

最后，getty在串口或终端上显示登录提示符：

Welcome to Embedded Linux
board login: root
Password: 
# 

到这里，你就看到了Shell提示符。整个启动流程完成。

1.5 启动流程全景图

下面这张SVG图，把整个流程串起来了。我建议你多看几遍，把每个阶段的关键动作记住。

1.6 本章小结

这一章我们聊了三件事：

• 内核配置——给内核选配件，生成.config文件
• Rootfs——根文件系统，用户空间的基础
• 挂载——把存储设备映射到目录树

然后走了一遍完整的启动流程：BootROM → Bootloader → 内核 → 用户空间。

后面的章节，我们会深入每个环节。比如内核配置的具体选项怎么选，Rootfs怎么制作，挂载参数怎么调优。

嗯，先把这张全景图印在脑子里。后面的路就好走了。