双核Linux内核的引导

简介: 双核Linux内核的引导

最后再整一篇多核的引导,称热打铁

Linux内核的引导

引导Linux系统的过程包括很多阶段,这里将以引导ARM Linux为例来进行讲解(见图3.11)。

一般的SoC内嵌入了bootrom,上电时bootrom运行

对于CPU0而言,bootrom会去引导bootloader,而其他CPU则判断自己是不是CPU0,不是就进入WFI的状态等待CPU0来唤醒它。

CPU0引导bootloader,bootloader引导Linux内核,在内核启动阶段,CPU0会发中断唤醒CPU1,之后CPU0和CPU1都投入运行。

CPU0导致用户空间的init程序被调用,init程序再派生其他进程,派生出来的进程再派生其他进程。

CPU0和CPU1共担这些负载,进行负载均衡。(这里的运行策略可能不是这么简单,除非核的配置是一样的,一般都不是。)

bootrom是各个SoC厂家根据自身情况编写的,目前的SoC一般都具有从SD、eMMC、NAND、USB等介质启动的能力,这证明这些bootrom内部的代码具备读SD、NAND等能力。(读取这些介质上的文件到RAM去运行)

嵌入式Linux领域最著名的bootloader是U-Boot,其代码仓库位于http://git.denx.de/u-boot.git/

早前,bootloader需要将启动信息以ATAG的形式封装,并且把ATAG的地址填充在r2寄存器中,机型号填充在r1寄存器中,详见内核文档Documentation/arm/booting。

在ARM Linux支持设备树(Device Tree)后,bootloader则需要把dtb的地址放入r2寄存器中。(所以现在不用那个tag符号表了)

当然,ARM Linux也支持直接把dtb和zImage绑定在一起的模式 (内核ARM_APPENDED_DTB选项“Use appended device tree blob to zImage”),这样 r2寄存器就不再需要填充dtb地址了

类似zImage的内核镜像实际上是由没有压缩的解压算法被压缩的内核组成,所以在bootloader跳入zImage以后,它自身的解压缩逻辑就把内核的镜像解压缩出来了。

关于内核启动,与我们关系比较大的部分是每个平台的设备回调函数设备属性信息,它们通常包装在DT_MACHINE_START和MACHINE_END之间,包含reserve()、map_io()、init_machine()、init_late()、smp等回调函数或者属性。

这些回调函数会在内核启动过程中被调用。后续章节会进一步介绍。

用户空间的init程序常用的有busybox init、SysVinit、systemd等,它们的职责类似,把整个系统启动,最后形成一个进程树,比如Ubuntu上运行的pstree:

init─┬─NetworkManager─┬─dhclient
   │              └─2*[{NetworkManager}]
   ├─VBoxSVC─┬─VirtualBox───29*[{VirtualBox}]
   │       └─11*[{VBoxSVC}]
   ├─VBoxXPCOMIPCD
   ├─accounts-daemon───{accounts-daemon}
   ├─acpid
   ├─apache2───5*[apache2]
   ├─at-spi-bus-laun───2*[{at-spi-bus-laun}]
   ├─atd
   ├─avahi-daemon───avahi-daemon
   ├─bluetoothd
   ├─cgrulesengd
   ├─colord───2*[{colord}]
   ├─console-kit-dae───64*[{console-kit-dae}]
   ├─cpufreqd───{cpufreqd}
   ├─cron
   ├─cupsd
   ├─2*[dbus-daemon]
   ├─dbus-launch
   ├─dconf-service───2*[{dconf-service}]
   ├─dnsmasq

这一顿操作,结合前面在bootloader方面从粗到细,从浅到深到浅写了很多。

真的让人对这个bootloader这个部分,起码说宏观上的理解,应该算是比较清晰了。

参考资料:

《Linux设备驱动开发详解》

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