前言
前面我们知道了SMP多核启动有两种方式，上一篇讲了spin-table。但是因为这个玩意只能启动从核，功能太单一了。
现在社区几乎很少使用spin-table这种方式，取而代之的是psci，他不仅可以启动从处理器，还可以关闭，挂起等其他核操作，现在基本上arm64平台上使用多核启动方式都是psci。
1、psci感性认识
psci是arm提供的一套电源管理接口，当前一共包含0.1、0.2和1.0三个版本。它可被用于以下场景：
（1）cpu的idle管理
（2）cpu hotplug以及secondary cpu启动
（3）系统shutdown和reset
首先，我们先来看下设备树ｃｐｕ节点对ｐｓｃｉ的支持：
arch/arm64/boot/dts/xxx.dtsi: cpu0: cpu@0 { device_type = "cpu"; compatible = "arm,ａrmv8"; reg = <0x0>; enable-method = "psci"; }; psci { compatible = "arm,psci"; method = "smc"; cpu_suspend = <0xC4000001>; cpu_off = <0x84000002>; cpu_on = <0xC4000003>; };
psci节点的详细说明可以参考内核文档：Documentation/devicetree/bindings/arm/psci.txt
从这个我们可以获得什么信息呢？
可以看到现在enable-method 属性已经是psci，说明使用的多核启动方式是psci,
下面还有psci节点，用于psci驱动使用，method用于说明调用psci功能使用什么指令，可选有两个smc和hvc。
其实smc, hvc和svc都是从低运行级别向高运行级别请求服务的指令，我们最常用的就是svc指令了，这是实现系统调用的指令。
高级别的运行级别会根据传递过来的参数来决定提供什么样的服务。
smc是用于陷入el3（安全）,
hvc用于陷入el2（虚拟化, 虚拟化场景中一般通过hvc指令陷入el2来请求唤醒vcpu）, svc用于陷入el1（系统）。
这里只讲解smc陷入el3启动多核的情况。
2 psci 基础概念知识
下面我们将按照电源管理拓扑结构（power domain）、电源状态（power state）以及armv8安全扩展几个方面介绍psci的一些基础知识
1 power domain
我们前面已经介绍过cpu的拓扑结构，如aarch64架构下每块soc可能会包含多个cluster，而每个cluster又包含多个core，它们共同组成了层次化的拓扑结构。如以下为一块包含2个cluster，每个cluster包含四个core的soc：
由于其中每个core以及每个cluster的电源都可以独立地执行开关操作，因此若core0 – core3的电源都关闭了，则cluster 0的电源也可以被关闭以降低功耗。
若core0 – core3中的任一个core需要上电，则显然cluster 0需要先上电。为了更好地进行层次化电源管理，psci在电源管理流程中将以上这些组件都抽象为power domain。如以下为上例的power domain层次结构：
其中system level用于管理整个系统的电源，cluster level用于管理某个特定cluster的电源，而core level用于管理一个单独core的电源。
2 power state
由于aarch64架构有多种不用的电源状态，不同电源状态的功耗和唤醒延迟不同。
如standby状态会关闭power domain的clock，但并不关闭电源。因此它虽然消除了门电路翻转引起的动态功耗，但依然存在漏电流等引起的静态功耗。故其功耗相对较大，但相应地唤醒延迟就比较低。
而对于power down状态，会断开对应power domain的电源，因此其不仅消除了动态功耗，还消除了静态功耗，相应地其唤醒延迟就比较高了。
psci一共为power domain定义了四种power state：
- （1）run：电源和时钟都打开，该domain正常工作
- （2）standby：关闭时钟，但电源处于打开状态。其寄存器状态得到保存，打开时钟后就可继续运行。功耗相对较大，但唤醒延迟较低。arm执行wfi或wfe指令会进入该状态。
- （3）retention：它将core的状态，包括调试设置都保存在低功耗结构中，并使其部分关闭。其状态在从低功耗变为运行时能自动恢复。从操作系统角度看，除了进入方法、延迟等有区别外，其它都与standby相同。它的功耗和唤醒延迟都介于standby和power down之间。
- （4）power down：关闭时钟和电源。power domain掉电后，所有状态都丢失，上电以后软件必须重新恢复其状态。它的功耗最低，但唤醒延迟也相应地最高。
（这里我很好奇怎么和linux的s3、s4对应的。当时测试s3的时候，对应的是suspend。这里的对于cpu的有off、on、suspend三种，我觉得这里应该就是对于的standby，因为有wfi或wfe这些指令。那s4就是CPU off了？可以看一下这个有点认识，突然想到psci里面的状态是对于的cpu为对象，但是linux的电源管理应该是对整个设备。）
可以看一下这个文章：
显然，power state的睡眠程度从run到power down逐步加深。而高层级power domain的power state不应低于低层级power domain。
如以上例子中core 0 – core 2都为power down状态，而core 3为standby状态，则cluster 0不能为retention或power down状态。同样若cluster 0为standby状态，而cluster 1为run状态，则整个系统必须为run状态。
为了达到上述约束，不同power domain之间的power state具有以下关系：
这里解释了psci那个源码文档里电源树的概念。
psci实现了父leve与子level之间的电源关系协调，如cluster 0中最后一个core被设置为power down状态后，psci就会将该cluster也设置为power donw状态。若其某一个core被设置为run状态，则psci会先将其对应cluster的状态设置为run，然后再设置对应core的电源状态，这也是psci名字的由来（power state coordinate interface）
3 armv8的安全扩展
为了增强arm架构的安全性，aarch64一共实现了secure和non-secure两种安全状态。通过一系列硬件扩展，在cpu执行状态、总线、内存、外设、中断、tlb、cache等方面都实现了两种状态之间的隔离。
在这种机制下，secure空间的程序可以访问所有secure和non-secure的资源，而non-secure空间的程序只能访问non-secure资源，却不能访问secure资源。从而可以将一些安全关键的资源放到secure空间，以增强其安全性。
为此aarch64实现了4个异常等级，其中EL3工作在secure空间，而EL0 – EL2既可以工作于secure空间，又可以工作于non-secure空间。不同异常等级及不同secure状态的模式下可运行不同类型软件。
如secure EL1和El0用于运行trust os内核及其用户态程序，non-secure EL1和El0用于运行普通操作系统内核（如linux）及其用户态程序，EL2用于运行虚拟机的hypervisor。而EL3运行secure monitor程序（通常为bl31），其功能为执行secure和non secure状态切换、消息转发以及提供类似psci等secure空间服务。以下为其示意图：
psci是工作于non secure EL1（linux内核）和EL3（bl31）之间的一组电源管理接口，其目的是让linux实现具体的电源管理策略，而由bl31管理底层硬件相关的操作。从而将cpu电源控制这种影响系统安全的控制权限放到安全等级更高的层级中，从而提升系统的整体安全性。
那么psci如何从EL1调用EL3的服务呢？其实它和系统调用是类似的，只是系统调用是用户态程序陷入操作系统内核，而psci是从操作系统内核陷入secure monitor。armv8提供了一条smc异常指令，内核只需要提供合适的参数后，触发该指令即可通过异常的方式进入secure monitor。（SMC调用，这个在ATF专栏有介绍）
3、psci软件架构
由于psci是由linux内核调用bl31中的安全服务，实现cpu电源管理功能的。因此其软件架构包含三个部分：
（1）内核与bl31之间的调用接口规范
（2）内核中的架构
（3）bl31中的架构
1 psci接口规范
psci规定了linux内核调用bl31中电源管理相关服务的接口规范，它包含实现以下功能所需的接口：
（1）cpu idle管理
（2）向系统动态添加或从系统动态移除cpu，通常称为hotplug
（3）secondary cpu启动
（4）系统的shutdown和reset
psci接口规定了命令对应的function_id、接口的输入参数以及返回值。 其中输入参数可通过x0 – x7寄存器传递，而返回值通过x0 – x4寄存器传递。
如secondary cpu启动或cpu hotplug时可调用cpu_on接口，为一个cpu执行上电操作。该接口的格式如下：
（1）function_id：0xc400 0003
（2）输入参数：使用mpidr值表示的target cpu id
cpu启动入口的物理地址
context id，该值用于表示本次调用上下文相关的信息
（3）返回值：可以为success、invalid_parameter、invalid_address、already_on、on_pending或internal_failure
有了以下这些接口的详细定义，内核和bl31就只需按照该接口的规定，独立开发psci相关功能。从而避免了它们之间的耦合，简化了开发复杂度。
2 内核中的psci架构
内核psci软件架构包含psci驱动和每个cpu的cpu_ops回调函数实现两部分。
其中psci驱动实现了驱动初始化和psci相关接口实现功能，而cpu_ops回调函数最终也会调用psci驱动的接口。
2.1 psci驱动
首先我们看一下devicetree中的配置：
psci { compatible = "arm,psci-0.2"; （1） method = "smc"; （2） }
（1）用于指定psci版本
（2）根据该psci由bl31处理还是hypervisor处理，可以指定其对应的陷入方式。若由bl31处理为smc，若由hypervisor处理则为hvc
驱动流程主要是与bl31通信，以确认其是否支持给定的psci版本，以及相关psci操作函数的实现，其流程如下：
其主要工作即为psci设置相关的回调函数，该函数定义如下：
static void __init psci_0_2_set_functions(void) { … psci_ops = (struct psci_operations){ .get_version = psci_0_2_get_version, .cpu_suspend = psci_0_2_cpu_suspend, .cpu_off = psci_0_2_cpu_off, .cpu_on = psci_0_2_cpu_on, .migrate = psci_0_2_migrate, .affinity_info = psci_affinity_info, .migrate_info_type = psci_migrate_info_type, }; （1） register_restart_handler(&psci_sys_reset_nb); （2） pm_power_off = psci_sys_poweroff; （3） }
（1）为psci_ops设置相应的回调函数
（2）为psci模块设置系统重启时的通知函数
（3）将系统的power_off函数指向相应的psci接口
2.2 cpu_ops接口
驱动初始化完成后，cpu的cpu_ops就可以调用这些回调实现psci功能的调用。如下所示，当devicetree中cpu的enable-method设置为psci时，该cpu的cpu_ops将指向cpu_psci_ops。
cpu0: cpu@0 { ... enable-method = "psci"; … }
其中cpu_psci_ops的定义如下：
const struct cpu_operations cpu_psci_ops = { .name = "psci", .cpu_init = cpu_psci_cpu_init, .cpu_prepare = cpu_psci_cpu_prepare, .cpu_boot = cpu_psci_cpu_boot, #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU .cpu_can_disable = cpu_psci_cpu_can_disable, .cpu_disable = cpu_psci_cpu_disable, .cpu_die = cpu_psci_cpu_die, .cpu_kill = cpu_psci_cpu_kill, #endif }
如启动cpu的接口为cpu_psci_cpu_boot，它会通过以下流程最终调用psci驱动中的psci_ops函数：
static int cpu_psci_cpu_boot(unsigned int cpu) { phys_addr_t pa_secondary_entry = __pa_symbol(function_nocfi(secondary_entry)); int err = psci_ops.cpu_on(cpu_logical_map(cpu), pa_secondary_entry); if (err) pr_err("failed to boot CPU%d (%d)\n", cpu, err); return err; }
3 bl31中的psci架构
bl31为内核提供了一系列运行时服务，psci作为其标准运行时服务的一部分，通过宏DECLARE_RT_SVC注册到系统中。其相应的定义如下：
DECLARE_RT_SVC( std_svc, OEN_STD_START, OEN_STD_END, SMC_TYPE_FAST, std_svc_setup, std_svc_smc_handler )
其中std_svc_setup会在bl31启动流程中被调用，以用于初始化该服务相关的配置。而std_svc_smc_handler为其smc异常处理函数，当内核通过psci接口调用相关服务时，最终将由该函数执行实际的处理流程。
上图为psci初始化相关的流程，它主要包含内容：
（1）前面我们已经介绍过power domain相关的背景，即psci需要协调不同层级的power domain状态，因此其必须要了解系统的power domain配置情况。以上流程中红色虚线框的部分主要就是用于初始化系统的power domain拓扑及其状态
（2）由于psci在执行电源相关接口时，最终需要操作实际的硬件。而它们是与架构相关的，因此其操作函数最终需要注册到平台相关的回调中。plat_setup_psci_ops即用于注册特定平台的psci_ops回调，其格式如下：
typedef struct plat_psci_ops { void (*cpu_standby)(plat_local_state_t cpu_state); int (*pwr_domain_on)(u_register_t mpidr); void (*pwr_domain_off)(const psci_power_state_t *target_state); void (*pwr_domain_suspend_pwrdown_early)( const psci_power_state_t *target_state); void (*pwr_domain_suspend)(const psci_power_state_t *target_state); void (*pwr_domain_on_finish)(const psci_power_state_t *target_state); void (*pwr_domain_on_finish_late)( const psci_power_state_t *target_state); void (*pwr_domain_suspend_finish)( const psci_power_state_t *target_state); void __dead2 (*pwr_domain_pwr_down_wfi)( const psci_power_state_t *target_state); void __dead2 (*system_off)(void); void __dead2 (*system_reset)(void); int (*validate_power_state)(unsigned int power_state, psci_power_state_t *req_state); int (*validate_ns_entrypoint)(uintptr_t ns_entrypoint); void (*get_sys_suspend_power_state)( psci_power_state_t *req_state); int (*get_pwr_lvl_state_idx)(plat_local_state_t pwr_domain_state, int pwrlvl); int (*translate_power_state_by_mpidr)(u_register_t mpidr, unsigned int power_state, psci_power_state_t *output_state); int (*get_node_hw_state)(u_register_t mpidr, unsigned int power_level); int (*mem_protect_chk)(uintptr_t base, u_register_t length); int (*read_mem_protect)(int *val); int (*write_mem_protect)(int val); int (*system_reset2)(int is_vendor, int reset_type, u_register_t cookie); }
最后我们再看一下psci操作相应的异常处理流程：
即其会根据function id的值，分别执行相应的电源管理服务，如启动cpu时会调用psci_cpu_on函数，重启系统时会调用psci_system_rest函数等。
3、secondary cpu启动
由于psci方式启动secondary cpu的流程，除了其所执行的cpu_ops不同之外，其它流程与spin-table方式是相同的，因此我们这里只给出执行流程图，详细分析可以参考上篇博文。其中以下流程执行secondary cpu启动相关的一些初始化工作：
在初始化完成且hotplug线程创建完成后，就可通过以下流程唤醒cpu hotplug线程：
此后hotplug线程将调用psci回调函数，并最终触发smc异常进入bl31：
bl31接收到该异常后执行std_svc_smc_handler处理函数，并最终调用平台相关的电源管理接口，完成cpu的上电工作，以下为其执行流程：
平台相关回调函数pwr_domain_on将为secondary cpu设置入口函数，然后为其上电使该cpu跳转到内核入口secondary_entry处开始执行。以下为其内核启动流程：
到这里其实就结束了，不得不说这个前辈的文章是真的写的逻辑清晰，收获颇多。
小结
最后结合代码再走一遍
1、std_svc_setup （主要关注设置psci操作集）–有服务
std_svc_setup //services/std_svc/std_svc_setup.c ->psci_setup //lib/psci/psci_setup.c ->plat_setup_psci_ops //设置平台的ｐｓｃｉ操作 调用平台的plat_setup_psci_ops函数去设置ｐｓｃｉ操作 ｅｇ:qemu平台 ->*psci_ops = &plat_qemu_psci_pm_ops; 208 static const plat_psci_ops_t plat_qemu_psci_pm_ops = { 209 .cpu_standby = qemu_cpu_standby, 210 .pwr_domain_on = qemu_pwr_domain_on, 211 .pwr_domain_off = qemu_pwr_domain_off, 212 .pwr_domain_suspend = qemu_pwr_domain_suspend, 213 .pwr_domain_on_finish = qemu_pwr_domain_on_finish, 214 .pwr_domain_suspend_finish = qemu_pwr_domain_suspend_finish, 215 .system_off = qemu_system_off, 216 .system_reset = qemu_system_reset, 217 .validate_power_state = qemu_validate_power_state, 218 .validate_ns_entrypoint = qemu_validate_ns_entrypoint 219 };
在遍历每一个注册的运行时服务的时候，会导致std_svc_setup调用，其中会做psci操作集的设置，操作集中我们可以看到对核电源的管理的接口如：核上电，下电，挂起等，我们主要关注上电 .pwr_domain_on = qemu_pwr_domain_on,这个接口当我们主处理器boot从处理器的时候会用到。
2、运行时服务触发和处理–来请求
smc指令触发进入el3异常向量表：
runtime_exceptions //ｅｌ3的异常向量表 －>sync_exception_aarch64 ->handle_sync_exception ->smc_handler64 -> ¦* Populate the parameters for the SMC handler. ¦* We already have x0-x4 in place. x5 will point to a cookie (not used ¦* now). x6 will point to the context structure (SP_EL3) and x7 will ¦* contain flags we need to pass to the handler Hence save x5-x7. ¦* ¦* Note: x4 only needs to be preserved for AArch32 callers but we do it ¦* for AArch64 callers as well for convenience ¦*/ stp x4, x5, [sp, #CTX_GPREGS_OFFSET + CTX_GPREG_X4] //保存x4－ｘ7到栈 stp x6, x7, [sp, #CTX_GPREGS_OFFSET + CTX_GPREG_X6] /* Save rest of the gpregs and sp_el0*/ save_x18_to_x29_sp_el0 mov x5, xzr //x5清零 mov x6, sp //ｓｐ保存在x6 /* Get the unique owning entity number */ //获得唯一的入口编号 ubfx x16, x0, #FUNCID_OEN_SHIFT, #FUNCID_OEN_WIDTH ubfx x15, x0, #FUNCID_TYPE_SHIFT, #FUNCID_TYPE_WIDTH orr x16, x16, x15, lsl #FUNCID_OEN_WIDTH adr x11, (__RT_SVC_DESCS_START__ + RT_SVC_DESC_HANDLE) /* Load descriptor index from array of indices */ adr x14, rt_svc_descs_indices //获得服务描述 标识数组 ldrb w15, [x14, x16] //根据唯一的入口编号 找到处理函数的 地址 /* ¦* Restore the saved C runtime stack value which will become the new ¦* SP_EL0 i.e. EL3 runtime stack. It was saved in the 'cpu_context' ¦* structure prior to the last ERET from EL3. ¦*/ ldr x12, [x6, #CTX_EL3STATE_OFFSET + CTX_RUNTIME_SP] /* ¦* Any index greater than 127 is invalid. Check bit 7 for ¦* a valid index ¦*/ tbnz w15, 7, smc_unknown /* Switch to SP_EL0 */ msr spsel, #0 /* ¦* Get the descriptor using the index ¦* x11 = (base + off), x15 = index ¦* ¦* handler = (base + off) + (index << log2(size)) ¦*/ lsl w10, w15, #RT_SVC_SIZE_LOG2 ldr x15, [x11, w10, uxtw] /* ¦* Save the SPSR_EL3, ELR_EL3, & SCR_EL3 in case there is a world ¦* switch during SMC handling. ¦* TODO: Revisit if all system registers can be saved later. ¦*/ mrs x16, spsr_el3 //spsr_el3保存在x16 mrs x17, elr_el3 //elr_el3保存在x17 mrs x18, scr_el3 //scr_el3保存在x18 stp x16, x17, [x6, #CTX_EL3STATE_OFFSET + CTX_SPSR_EL3] / x16, x17/保存在栈 str x18, [x6, #CTX_EL3STATE_OFFSET + CTX_SCR_EL3] //x18保存到栈 /* Copy SCR_EL3.NS bit to the flag to indicate caller's security */ bfi x7, x18, #0, #1 mov sp, x12 /* ¦* Call the Secure Monitor Call handler and then drop directly into ¦* el3_exit() which will program any remaining architectural state ¦* prior to issuing the ERET to the desired lower EL. ¦*/ #if DEBUG cbz x15, rt_svc_fw_critical_error #endif blr x15 //跳转到处理函数 b el3_exit //从ｅｌ3退出 会ｅｒｅｔ 回到ｅｌ1 （后面会讲到）
3、找到对应handler–请求匹配处理函数
上面其实主要的是找到服务例程，然后跳转执行
下面是跳转的处理函数：
std_svc_smc_handler //services/std_svc/std_svc_setup.c ->ret = psci_smc_handler(smc_fid, x1, x2, x3, x4, ¦ cookie, handle, flags) ... 480 } else { 481 /* 64-bit PSCI function */ 482 483 switch (smc_fid) { 484 case PSCI_CPU_SUSPEND_AARCH64: 485 ret = (u_register_t) 486 psci_cpu_suspend((unsigned int)x1, x2, x3); 487 break; 488 489 case PSCI_CPU_ON_AARCH64: 490 ret = (u_register_t)psci_cpu_on(x1, x2, x3); 491 break; 492 ... }
4、处理函数干活
处理函数根据funid来决定服务,可以看到PSCI_CPU_ON_AARCH64为0xc4000003，这正是设备树中填写的cpu_on属性的ｉｄ，会委托psci_cpu_on来执行核上电任务。
下面分析是重点：！！！
->psci_cpu_on() //lib/psci/psci_main.c ->psci_validate_entry_point() //验证入口地址有效性并 保存入口点到一个结构ｅｐ中 ->psci_cpu_on_start(target_cpu, &ep) //ep入口地址 ->psci_plat_pm_ops->pwr_domain_on(target_cpu) ->qemu_pwr_domain_on //实现核上电（平台实现） /* Store the re-entry information for the non-secure world. */ ->cm_init_context_by_index() //重点： 会通过cpu的编号找到 ｃｐｕ上下文（cpu_context_t），存在ｃpu寄存器的值，异常返回的时候写写到对应的寄存器中，然后eret,旧返回到了ｅｌ1！！！ ->cm_setup_context() //设置ｃｐｕ上下文 -> write_ctx_reg(state, CTX_SCR_EL3, scr_el3); //lib/el3_runtime/aarch64/context_mgmt.c write_ctx_reg(state, CTX_ELR_EL3, ep->pc); //注： 异常返回时执行此地址 于是完成了ｃｐｕ的启动！！！ write_ctx_reg(state, CTX_SPSR_EL3, ep->spsr);
psci_cpu_on主要完成开核的工作，然后会设置一些异常返回后寄存器的值（ｅｇ:从el1 -> el3 -> el1），重点关注 ep->pc写到cpu_context结构的CTX_ELR_EL3偏移处（从处理器启动后会从这个地址取指执行）。
实际上，所有的从处理器启动后都会从bl31_warm_entrypoint开始执行，在plat_setup_psci_ops中会设置（每个平台都有自己的启动地址寄存器，通过写这个寄存器来获得上电后执行的指令地址）。
大致说一下：主处理器通过smc进入el3请求开核服务，atf中会响应这种请求，通过平台的开核操作来启动从处理器并且设置从处理的一些寄存器ｅｇ:scr_el3、spsr_el3、elr_el3，然后主处理器，恢复现场，eret再次回到el1,
而处理器开核之后会从bl31_warm_entrypoint开始执行，最后通过el3_exit返回到el1的elr_el3设置的地址。
分析到这atf的分析到此为止，atf中主要是响应内核的snc的请求，然后做开核处理，也就是实际的开核动作，但是从处理器最后还是要回到内核中执行，下面分析内核的处理：注意流程如下：
5、开核返回-EL1 启动从处理器
init/main.c start_kernel ->boot_cpu_init //引导ｃｐｕ初始化 设置引导ｃｐｕ的位掩码 online active present possible都为true ->setup_arch // arch/arm64/kernel/setup.c -> if (acpi_disabled) //不支持ａｃｐｉ psci_dt_init(); //drivers/firmware/psci.c（psci主要文件） psci初始化 解析设备树 寻找ｐｓｃｉ匹配的节点 else psci_acpi_init(); //acpi中允许使用ｐｓｃｉ情况 ->rest_init ->kernel_init ->kernel_init_freeable ->smp_prepare_cpus //准备ｃｐｕ 对于每个可能的ｃｐｕ １. cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu) 2.set_cpu_present(cpu, true) ｃｐｕ处于present状态 ->do_pre_smp_initcalls //多核启动之前的调用initcall回调 ->smp_init //smp初始化 kernel/smp.c 会启动其他从处理器
我们主要关注两个函数：psci_dt_init和smp_init
psci_dt_init是解析设备树，设置操作函数，smp_init用于启动从处理器。
->psci_dt_init() //drivers/firmware/psci.c： ->init_fn() ->psci_0_1_init() //设备树中compatible = "arm,psci"为例 ->get_set_conduit_method() //根据设备树method属性设置 invoke_psci_fn = __invoke_psci_fn_smc; （method="smc"） -> invoke_psci_fn = __invoke_psci_fn_smc -> if (!of_property_read_u32(np, "cpu_on", &id)) { 651 psci_function_id[PSCI_FN_CPU_ON] = id; 652 psci_ops.cpu_on = psci_cpu_on; //设置ｐｓｃｉ操作的开核接口 653 } ->psci_cpu_on() ->invoke_psci_fn() ->__invoke_psci_fn_smc() -> arm_smccc_smc(function_id, arg0, arg1, arg2, 0, 0, 0, 0, &res) //这个时候x0=function_id x1=arg0, x2=arg1, x3arg2,... ->__arm_smccc_smc() ->SMCCC smc //arch/arm64/kernel/smccc-call.S -> 20 .macro SMCCC instr 21 .cfi_startproc 22 \instr #0 //即是ｓｍｃ #0 陷入到ｅｌ3 23 ldr x4, [sp] 24 stp x0, x1, [x4, #ARM_SMCCC_RES_X0_OFFS] 25 stp x2, x3, [x4, #ARM_SMCCC_RES_X2_OFFS] 26 ldr x4, [sp, #8] 27 cbz x4, 1f /* no quirk structure */ 28 ldr x9, [x4, #ARM_SMCCC_QUIRK_ID_OFFS] 29 cmp x9, #ARM_SMCCC_QUIRK_QCOM_A6 30 b.ne 1f 31 str x6, [x4, ARM_SMCCC_QUIRK_STATE_OFFS] 32 1: ret 33 .cfi_endproc 34 .endm
最终通过22行 陷入了el3中。(这是因为安全所以还需要到ATF中启动)
smp_init函数做从处理器启动：
start_kernel ->arch_call_rest_init ->rest_init ->kernel_init, ->kernel_init_freeable ->smp_prepare_cpus //arch/arm64/kernel/smp.c ->smp_init //kernel/smp.c (这是从处理器启动的函数) ->cpu_up ->do_cpu_up ->_cpu_up ->cpuhp_up_callbacks ->cpuhp_invoke_callback ->cpuhp_hp_states[CPUHP_BRINGUP_CPU] ->bringup_cpu ->__cpu_up //arch/arm64/kernel/smp.c ->boot_secondary ->cpu_ops[cpu]->cpu_boot(cpu) ->cpu_psci_ops.cpu_boot ->cpu_psci_cpu_boot //arch/arm64/kernel/psci.c 46 static int cpu_psci_cpu_boot(unsigned int cpu) 47 { 48 int err = psci_ops.cpu_on(cpu_logical_map(cpu), __pa_symbol(secondary_entry)); 49 if (err) 50 pr_err("failed to boot CPU%d (%d)\n", cpu, err); 51 52 return err; 53 }
启动从处理的时候最终调用到psci的cpu操作集的cpu_psci_cpu_boot函数，会调用上面的psci_cpu_on，最终调用smc，传递第一个参数为cpu的ｉｄ标识启动哪个cpu，第二个参数为从处理器启动后进入内核执行的地址secondary_entry（这是个物理地址）。
所以综上，最后smc调用时传递的参数为arm_smccc_smc(0xC4000003, cpuid, secondary_entry, arg2, 0, 0, 0, 0, &res)。
这样陷入el3之后，就可以启动对应的从处理器，最终从处理器回到内核（el3->el1）,执行secondary_entry处指令，从处理器启动完成。
可以发现psci的方式启动从处理器的方式相当复杂，这里面涉及到了el1到安全的el3的跳转，而且涉及到大量的函数回调，很容易绕晕。
（其实为了安全，所以启动从核开核这个操作必须在EL3，开了以后，就可以会EL1，因为已经在EL3给你了准确安全的启动位置了。）
6、从处理器启动EL1做了什么？
其实这里就和spin-table比较相似了
无论是spin-table还是psci，从处理器启动进入内核之后都会执行secondary_startup：
719 secondary_startup: 720 /* 721 ¦* Common entry point for secondary CPUs. 722 ¦*/ 723 bl __cpu_secondary_check52bitva 724 bl __cpu_setup // initialise processor 725 adrp x1, swapper_pg_dir //设置内核主页表 726 bl __enable_mmu //使能ｍｍｕ 727 ldr x8, =__secondary_switched 728 br x8 729 ENDPROC(secondary_startup) || \/ 731 __secondary_switched: --732 adr_l x5, vectors //设置从处理器的异常向量表 --733 msr vbar_el1, x5 --734 isb //指令同步屏障 保证屏障前面的指令执行完 735 --736 adr_l x0, secondary_data //获得主处理器传递过来的从处理器数据 --737 ldr x1, [x0, #CPU_BOOT_STACK] // get secondary_data.stack 获得栈地址 738 mov sp, x1 //设置到从处理器的ｓｐ --739 ldr x2, [x0, #CPU_BOOT_TASK] //获得从处理器的ｔｓｋ ｉｄｌｅ进程的ｔｓｋ结构， --740 msr sp_el0, x2 //保存在sp_el0 arm64使用sp_el0保存当前进程的ｔｓｋ结构 741 mov x29, #0 //ｆｐ清０ 742 mov x30, #0 //ｌｒ清０ --743 b secondary_start_kernel //跳转到ｃ程序 继续执行从处理器初始化 744 ENDPROC(__secondary_switched)
__cpu_up中设置了secondary_data结构中的一些成员：
arch/arm64/kernel/smp.c： 112 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle) 113 { 114 int ret; 115 long status; 116 117 /* 118 ¦* We need to tell the secondary core where to find its stack and the 119 ¦* page tables. 120 ¦*/ 121 secondary_data.task = idle; //执行的进程描述符 122 secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_SIZE; //栈地址 THREAD_SIZE＝１６ｋ 123 update_cpu_boot_status(CPU_MMU_OFF); 124 __flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data)); 125 126 /* 127 ¦* Now bring the CPU into our world. 128 ¦*/ 129 ret = boot_secondary(cpu, idle);
跳转到secondary_start_kernel这个Ｃ函数继续执行初始化：
183 /* 184 * This is the secondary CPU boot entry. We're using this CPUs 185 * idle thread stack, but a set of temporary page tables. 186 */ 187 asmlinkage notrace void secondary_start_kernel(void) 188 { 189 u64 mpidr = read_cpuid_mpidr() & MPIDR_HWID_BITMASK; 190 struct mm_struct *mm = &init_mm; 191 unsigned int cpu; 192 193 cpu = task_cpu(current); 194 set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(cpu)); 195 196 /* 197 ¦* All kernel threads share the same mm context; grab a 198 ¦* reference and switch to it. 199 ¦*/ 200 mmgrab(mm); //init_mm的引用计数加１ 201 current->active_mm = mm; //设置ｉｄｌｅ借用的ｍｍ结构 202 203 /* 204 ¦* TTBR0 is only used for the identity mapping at this stage. Make it 205 ¦* point to zero page to avoid speculatively fetching new entries. 206 ¦*/ 207 cpu_uninstall_idmap(); 208 209 preempt_disable(); //禁止内核抢占 210 trace_hardirqs_off(); 211 212 /* 213 ¦* If the system has established the capabilities, make sure 214 ¦* this CPU ticks all of those. If it doesn't, the CPU will 215 ¦* fail to come online. 216 ¦*/ 217 check_local_cpu_capabilities(); 218 219 if (cpu_ops[cpu]->cpu_postboot) 220 cpu_ops[cpu]->cpu_postboot(); 221 222 /* 223 ¦* Log the CPU info before it is marked online and might get read. 224 ¦*/ 225 cpuinfo_store_cpu(); //存储ｃｐｕ信息 226 227 /* 228 ¦* Enable GIC and timers. 229 ¦*/ 230 notify_cpu_starting(cpu); //使能ｇｉｃ和ｔｉｍｅｒ 231 232 store_cpu_topology(cpu); //保存ｃｐｕ拓扑 233 numa_add_cpu(cpu); ///ｎｕｍａ添加ｃｐｕ 234 235 /* 236 ¦* OK, now it's safe to let the boot CPU continue. Wait for 237 ¦* the CPU migration code to notice that the CPU is online 238 ¦* before we continue. 239 ¦*/ 240 pr_info("CPU%u: Booted secondary processor 0x%010lx [0x%08x]\n", 241 ¦cpu, (unsigned long)mpidr, 242 ¦read_cpuid_id()); //打印内核ｌｏｇ 243 update_cpu_boot_status(CPU_BOOT_SUCCESS); 244 set_cpu_online(cpu, true); //设置ｃｐｕ状态为ｏｎｌｉｎｅ 245 complete(&cpu_running); //唤醒主处理器的 完成等待函数，继续启动下一个从处理器 246 247 local_daif_restore(DAIF_PROCCTX); //从处理器继续往下执行 248 249 /* 250 ¦* OK, it's off to the idle thread for us 251 ¦*/ 252 cpu_startup_entry(CPUHP_AP_ONLINE_IDLE); //ｉｄｌｅ进程进入ｉｄｌｅ状态 253 }
实际上，可以看的当从处理器启动到内核的时候，他们也需要设置异常向量表，设置mmu等，然后执行各自的idle进程（这些都是一些处理器强相关的初始化代码，一些通用的初始化都已经被主处理器初始化完），当cpu负载均衡的时候会放置一些进程到这些从处理器，然后进程就可以再这些从处理器上欢快的运行。
写到这里，关于arm64平台的多核启动已经介绍完成，可以发现里面还是会涉及到很多细节，源码散落在uboot，atf，kernel等源码目录中，多核启动并不是很神秘，都是需要告诉从处理器从那个地方开始取值执行，然后从处理器进入内核后需要自身做一些必要的初始化，就进入idle状态等待有任务来调度.
arm64平台使用psci更为广泛。
