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# 资料

https://zhuanlan.zhihu.com/p/652024768

# Plan

# 🔹 第 1 周：整体启动流程理解 + 环境搭建

目标：掌握从开机到 shell 的整体流程，有实验环境（QEMU/VM）

  • ✅ 学习 BIOS/UEFI、Bootloader、Kernel、Init 各阶段作用
  • ✅ 安装虚拟机（建议使用 QEMU + Ubuntu/Debian）
  • ✅ 用 dmesg 和 journalctl -b 查看一次完整启动日志
  • ✅ 推荐资料：
    • Arch Wiki: Boot Process
    • B 站 / YouTube: “Linux 启动流程讲解”

# 🗓 第 1 周：Linux 启动流程概览 + 实验环境搭建

🎯 目标：理解 Linux 启动的五个阶段；掌握基本启动日志分析方法；搭建调试 / 实验环境。

# ✅ 任务一：理解 Linux 启动流程五大阶段

# 📚 学习内容

Linux 从按下电源键到登录 shell，大致分为五个阶段：

  1. BIOS/UEFI 初始化硬件和启动设备
  2. Bootloader 加载内核（如 GRUB）
  3. 内核初始化（start_kernel）
  4. 初始化用户空间（init/initramfs）
  5. systemd 启动用户服务和 shell

# 🔧 操作任务

  • 画一张流程图（手画或工具）表示启动过程，标出各阶段职责。

  • 阅读 GRUB 配置文件：

    bash


CopyEdit
cat /boot/grub/grub.cfg | less

# 🎥 推荐视频

  • B 站：《Linux 从开机到登录详解》搜索关键词：“Linux 启动流程”
  • YouTube/MIT: Operating System Booting Process

# ✅ 任务二：熟悉启动日志

# 📚 学习内容

  • dmesg ：查看内核启动消息
  • journalctl -b ：查看 systemd 启动日志

# 🔧 操作任务

bashCopyEdit# 查看内核初始化信息
dmesg | less

# 查看本次启动日志
journalctl -b | less

# 筛选内核信息
journalctl -k -b

📌 分析内容示例：

  • Kernel 版本
  • 内存检测信息
  • CPU 初始化
  • 加载的驱动模块（比如 network, USB）

# ✅ 任务三：搭建实验 / 开发环境

# 推荐方式 A：使用 QEMU 虚拟机（推荐进阶使用）

安装 QEMU + 编译内核后可自定义启动流程（后续使用）

bash


CopyEdit
sudo apt install qemu-system-x86 build-essential libncurses-dev flex bison

资源：

  • QEMU 安装与使用指南

# 推荐方式 B：普通虚拟机（初学者推荐）

  1. 安装 VirtualBox 或 VMware
  2. 下载 Ubuntu/Debian 最小安装镜像
  3. 安装后可以练习终端操作、查看 /proc , /sys

# ✅ 任务四：巩固知识 + 自测

# 📖 推荐文章

  • Linux Booting Explained
  • Arch Wiki：Boot process

# 🧠 自测问题（建议写在笔记里）

  1. 什么是 BIOS 和 UEFI？它们的主要作用是什么？
  2. 什么是 GRUB？它在启动过程中做了什么？
  3. init 是什么？和 systemd 有什么关系？
  4. 用哪些命令可以查看内核日志和系统服务日志？
  5. /boot 目录里常见的文件是做什么用的？

# 🧰 本周工具清单

工具 用途
dmesg 查看内核启动信息
journalctl 查看 systemd 启动日志
grub.cfg Bootloader 配置
VirtualBox/QEMU 虚拟机实验平台
draw.io 或手绘 绘制启动流程图

# 🧩 Bonus（选做）

  • 使用 grub 启动参数调试（编辑 grub.cfg 或 grub 引导界面按 e ）

  • 安装 neofetch 显示系统概况：

    bashCopyEditsudo apt install neofetch
neofetch

# 📝 建议记录笔记内容（建议用 Obsidian/Typora 或笔记本）：

  • 各阶段职责简述

  • 启动日志关键信息标注

  • 遇到的问题和解决办法

  • 启动流程图草图

# 🔹 第 2 周：Bootloader & GRUB

目标：了解 Bootloader 如何加载内核，掌握 GRUB 配置和原理

  • ✅ 阅读 GRUB 配置文件（/boot/grub/grub.cfg）
  • ✅ 修改 grub 参数（比如添加启动参数）
  • ✅ 实验：使用 grub-rescue 启动系统
  • ✅ 学习：Multiboot 规范、kernel image 格式（bzImage）

# 🔹 第 3 周：内核启动入口与初始化过程

目标：理解 Linux 内核从 start_kernel() 到 init 进程的启动逻辑

  • ✅ 下载并编译 Linux 内核（建议 5.x 稳定版本）
  • ✅ 阅读 start_kernel() 函数（ init/main.c ）的调用链
  • ✅ 理解：内存管理初始化、中断初始化、时钟初始化
  • ✅ 推荐资源：

# 🔹 第 4 周：init/initramfs & systemd 分析

目标：掌握用户空间的启动流程，理解 init/systemd 的作用

  • ✅ 学习 initramfs 的结构和解压方式
  • ✅ 实验：定制一个简单的 initramfs（可用 busybox）
  • ✅ systemd 服务管理命令（ systemctl , journalctl 等）
  • ✅ 推荐资源：
    • initramfs HOWTO

# 🔹 第 5 周：设备与硬件管理入门

目标：理解 Linux 是如何识别、管理硬件设备的

  • ✅ 理解 devfs, sysfs, procfs 的作用
  • ✅ 学会用 lsmod , lspci , lsusb , udevadm , dmesg 查看硬件
  • ✅ 学习设备树（Device Tree）的作用（嵌入式重要）
  • ✅ 推荐书籍：《Linux 设备驱动开发详解》第一章

# 🔹 第 6 周：中断机制 & 驱动模型

目标：理解 Linux 中断处理和驱动框架

  • ✅ 阅读中断初始化流程（ arch/x86/kernel/irq.c 等）
  • ✅ 实验：查看 /proc/interrupts ，了解 IRQ 分配
  • ✅ 理解 Linux 的驱动模型（platform_driver、pci_driver 等）
  • ✅ 推荐资源：
    • LWN: “Anatomy of a Linux interrupt handler”
    • 《深入理解 Linux 内核》第 10 章

# 🔹 第 7 周：编写一个简单字符设备驱动

目标：掌握驱动的基本编写流程和模块加载机制

  • ✅ 学会编写字符设备驱动（实现 open/read/write）
  • ✅ 使用 insmod 、 rmmod 、 modinfo 管理内核模块
  • ✅ 编写 Makefile 使用 kbuild
  • ✅ 推荐教程：
    • The Linux Kernel Module Programming Guide
    • B 站：字符设备驱动编写教学

# 🔹 第 8 周：深入实践 + 总结复盘

目标：整合所学知识，实践调试工具，形成自己的知识体系

  • ✅ 使用 QEMU + gdb 调试内核启动流程
  • ✅ 总结从 BIOS 到 shell 的全过程（写篇博客或画图）
  • ✅ 可选挑战：
    • 移植 Linux 到树莓派或开发板
    • 修改内核打印信息，观察变化
    • 给内核加一个参数并解析它

# 📘 附加建议（可自由拓展）

  • 学习 perf , ftrace , eBPF 等调试工具
  • 阅读内核 mailing list、LWN 文章
  • 加入社区如 Reddit 的 /r/linux, KernelNewbies 等