• 本文目录导读：
• 1、Linux内核启动流程概述
• 2、Linux内核文件格式
• 3、Linux内核解压过程详解
• 4、bzImage镜像读取与加载
• 5、start_kernel函数与内核初始化
• 6、总结

在Linux系统中，内核是操作系统最为关键的组成部分。而在每次系统启动时，内核都会被加载并运行。那么，在这个过程中，内核是如何被解压的呢？接下来，我们将对此进行详细的分析。

一、Linux内核启动流程概述

在正式进入到解压过程之前，我们需要先了解一下整个Linux内核启动流程。具体而言，该流程包括以下几个步骤：

1.计算机加电后执行BIOS自检，并根据设定寻找可引导设备；

2.找到可引导设备后，在其中寻找可引导区块；

3.读取可引导区块，并将其载入RAM（随机存储器）；

4.将控制权交给位于RAM中的bootloader（即引导加载程序）；

5.bootloader负责加载操作系统镜像，并将控制权交给操作系统。

二、Linux内核文件格式

在上述步骤中，我们可以看到，在第五步时bootloader需要负责加载操作系统镜像。而对于Linux来说，其操作系统镜像就是由多个文件组成的一个归档文件（archive file），通常称为“initrd”文件。其中，最为重要的就是内核文件（kernel image）。

那么，Linux内核文件是如何被组织起来的呢？一般而言，其采用的是“bzImage”格式。该格式采用了一种称为“压缩+自解”的方式，在保证内核足够小的同时又能够自行解压并运行。

三、Linux内核解压过程详解

既然已经了解了Linux内核启动流程和内核文件格式，那么接下来就可以进入到真正的内核解压过程中了。具体而言，该过程包括以下几个步骤：

1.在bootloader将控制权交给操作系统后，操作系统会先进行一些初始化工作；

2.接着，在initrd中找到并读取出bzImage镜像；

3.将镜像载入RAM，并在RAM中建立临时根目录（rootfs）；

4.执行start_kernel函数，并开始进行真正意义上的内核初始化工作；

5.在完成基本初始化后，在临时根目录中寻找真正的根目录，并挂载之。

在这个过程中最为关键和复杂的部分便是第二步和第四步。在第二步时需要对镜像进行读取、检查和加载等多个操作；而在第四步时，则需要完成诸如硬件初始化、内存管理、进程调度等多个重要的操作。因此，从这里开始，我们将对这两个步骤进行更为详细的讲解。

四、bzImage镜像读取与加载

在第二步中，操作系统需要找到并读取出bzImage镜像。具体而言，该过程包括以下几个步骤：

1.使用binfmt_misc模块在内核中注册“bzImage”文件格式；

2.在initrd文件系统根目录下搜索名为“boot/vmlinuz”的文件，并将其作为参数传递给binfmt_misc模块；

3.binfmt_misc模块解析vmlinuz文件，并检查其是否符合“bzImage”格式要求；

4.如果符合要求，则执行vmlinux.bin程序来解压缩镜像。

值得一提的是，在第三步中，“vmlinuz”通常指代的是压缩后的内核镜像；而在第四步中，“vmlinux.bin”则是一个专门用于解压缩和运行内核镜像的程序。

五、start_kernel函数与内核初始化

经过前面几个步骤后，系统已经成功地将bzImage镜像载入RAM，并建立了临时根目录。接下来，在第四步时就需要执行start_kernel函数，并开始进行真正意义上的内核初始化工作了。

具体而言，在start_kernel函数中会完成如下一些操作：

1.初始化内核的基本数据结构，如进程表、系统调用表等；

2.进行硬件初始化工作，包括对CPU、内存、I/O设备等的初始化；

3.建立虚拟文件系统（VFS），并挂载根目录；

4.启动内核线程和守护进程，并开始执行第一个用户态程序。

六、总结

至此，我们已经详细地分析了Linux内核启动过程中的内核解压过程。通过这样的分析，不仅可以更好地理解Linux操作系统的运行机制，同时也可以更好地了解到该过程中各个步骤之间的逻辑关系和依赖关系。

当然，在实际应用中还有很多细节需要注意。例如，在bzImage镜像读取时需要确保其符合格式要求；在start_kernel函数执行后也需要及时处理可能出现的错误等。只有在完全掌握和理解这些内容后，才能够真正做到熟练运用并快速排查问题。