轉自：http://blog.csdn.net/weiganyi/article/details/11561859
在我們的周圍，大量的嵌入式設備都是基於Linux系統來構建的，嵌入式Linux與主機Linux相比有着自己的一些特點，本文就嵌入式Linux系統的構成和啟動過程做一些總結。
一、嵌入式Linux系統構成
上圖是一個嵌入式Linux系統的典型結構，划分成了4個區：
1、Bootloader區存放的是Bootloader，它負責嵌入式系統最初的硬件初始化、驅動和內核加載。
2、參數區不是必須的，通常存放了一些系統參數，並且通常這個區是沒有文件系統，參數以原始數據的格式來存放。
3、內核鏡像區存放的Linux內核壓縮鏡像，它被解壓后運行於內存，作為嵌入式設備的Linux操作系統。
4、文件系統區存放經過壓縮的文件系統，它會被Linux內核解壓並掛載，並作為各種應用程序、文件的主要載體。
這4個區都以二進制數據的形式存放於嵌入式設備的Flash芯片上。
二、嵌入式Linux系統啟動過程
嵌入式設備從上電那一刻到應用程序正常運行，其間經歷過一系列漫長的過程，下面對主要的步驟進行闡述：
1、嵌入式設備上電后，CPU開始運行，通常CPU會從某一個固定的物理地址開始運行，這個物理地址一般是Flash芯片的起始物理地址。Flash芯片的最初一段通常存放的是Bootloader，於是CPU就會開始運行Bootloader的代碼。
2、我們知道CPU可以讀寫Flash上的數據，但是不能直接執行Flash上的指令，CPU通常只能執行內存中的指令，那么CPU剛開始運行時怎樣去執行Flash上的指令呢？這里分兩種情況，Flash芯片主要分為兩種，一種是Nor Flash，另一種是Nand Flash，Nor Flash具有可以直接在Flash芯片上執行指令的特點。如果嵌入式設備采用的是Nor Flash，那就比較簡單了，CPU可以直接運行在Nor Flash上的指令。如果采用的是Nand Flash呢，怎么辦？目前主要有兩種方法，一種方法是Flash控制器能夠把Nand Flash的前4k數據搬到4k的內部RAM中，並設置CPU從這個內部RAM的起始地址開始啟動執行。另一種方法是Flash控制器能夠把Nand Flash的前4k數據的地址映射到系統總線的某個地址上，並設定CPU從這個地址開始啟動執行。這兩種方法都是硬件來完成的。
3、Bootloader分為兩個部分，第一部分是匯編代碼且不做壓縮，第二部分是C代碼且有壓縮的。Bootloader開始執行時，第一部分匯編代碼先負責初始化CPU、PLL、DDR、Cache等硬件，讓CPU和內存能夠穩定運行，然后解壓第二部分的Image，並拷貝到到內存執行。第二部分C代碼完成串口、flash、網口等驅動的加載，並構建一個shell環境來接受用戶輸入。注意，在整個Bootloader運行其間CPU的MMU是沒有被初始化的，所有的地址訪問都是采用物理地址直接訪問的。
4、在完成Bootloader初始化后，根據代碼中設定的內核區物理地址，Bootloader會把內核區壓縮后的Linux鏡像拷貝到內存中並解壓。同時准備好內核的啟動參數，如：console=ttyS0,115200 root=31:2 mtdparts=ar7100-nor0:196608(boot),835236(kernel),-(rootfs)，這里主要是把Bootloader里設置的MTD分區信息傳遞給內核，還有需要加載的根文件系統。最后跳轉到內核入口開始運行。
5、Linux內核代碼開始執行，會先進行內核各個子系統初始化，並完成對MMU的初始化。MMU是CPU中的一個單元，它跟操作系統一起配合完成從虛擬地址到物理地址的轉換。如果CPU帶有MMU單元，則CPU執行單元發出的內存地址將被MMU截獲，從CPU到MMU的地址稱為虛擬地址，而MMU將這個地址翻譯成另一個地址發到CPU芯片的外部地址引腳上，這個地址稱為物理地址。在這個過程中Linux內核會維護頁表結構，它保存着內核和進程的虛擬地址到物理地址的映射，而MMU則通過Linux內核頁表去完成地址翻譯和保護工作。
6、接下來Linux內核會掛載根文件系統，要掛載的根文件系統是通過內核啟動參數來獲取的。這里有一個問題，根文件系統通常表示為一個Linux文件系統下的某個MTD設備，但在加載根文件系統前Linux還沒有一個文件系統，那它怎樣通過訪問文件系統中的MTD設備來加載根文件系統呢？事實上，根文件系統的安裝分為兩個階段，首先Linux內核會安裝一個特殊的RootFS文件系統，該文件系統僅提供一個作為初始安裝點的空目錄，然后Linux內核再在空目錄上安裝一個真正的根目錄。Linux內核對Flash的訪問都是通過MTD子系統來進行的，它抽象了對於各種Flash設備的訪問，提供統一的接口。
7、Linux內核繼續初始化各種類型的驅動程序，完成之后會啟動第一個應用程序，它的進程ID為1。這個應用程序可以由內核啟動參數傳入，如果沒有則會默認執行/sbin/init。init進程會讀取配置文件/etc/inittab，根據配置文件的內容它會完成兩個工作，執行rcS和啟動Shell。至此，Linux系統已經啟動完成，給用戶提供了一個Shell的交互環境，后續的行為就取決於用戶的輸入或者系統特定應用的加載。