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Linux内核源码分析--内核启动之(4)Image内核启动(setup_arch函数)(Linux-3.0 ARMv7)

简介: 在分析start_kernel函数的时候,其中有构架相关的初始化函数setup_arch。此函数根据构架而异,对于ARM构架的详细分析如下: void __init setup_arch(char **cmdline_p) {     struct machine_desc ...
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在分析start_kernel函数的时候,其中有构架相关的初始化函数setup_arch。
此函数根据构架而异,对于ARM构架的详细分析如下:

  1. void __init setup_arch(char **cmdline_p)
  2. {
  3.     struct machine_desc *mdesc;

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    1. 此为设备描述结构体,对于任何板子都定义了这样的一个结构体,我以前的文章有介绍:
    2. 《Uncompressing Linux... done, booting the kernel》 1、machine type 不匹配

  5.     unwind_init();
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    1. 初始化基於ARM EABI的Backtrace Unwind機制(栈回退),此函数主要用于地址转换(arch/arm/kernel/unwind.c)

  7.     setup_processor();

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    1. 再次检测处理器类型,并初始化处理器相关的底层变量。内核启动时的处理器信息(包括cache)就是通过这个函数打印的,例如:
      1. CPU: ARMv7 Processor [413fc082] revision 2 (ARMv7), cr=10c53c7f
      2. CPU: VIPT nonaliasing data cache, VIPT aliasing instruction cache

  8.     mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer);
  9.     if (!mdesc)
  10.         mdesc = setup_machine_tags(machine_arch_type);

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    1. 在此处通过bootloader传递过来的设备ID来匹配一个 struct machine_desc 结构体
    2. (这个结构体就是在arch/arm/mach-*/mach-*.c中定义的结构体:MACHINE_START~MACHINE_END )
    3. 如果没有匹配上就死循环。
    4. 如果匹配上了就打印机器名 ,并处理bootloader传递过来的tagged_list,将所有的tag信息保存到相应的全局变量或结构体中。
    5. 内核启动时的机器信息就是这里打印的,例如:
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      1. Machine: ti8168evm
    7. 最后返回结构体指针。

  11.     machine_desc = mdesc;
  12.     machine_name = mdesc->name;

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    1. 通过匹配的struct machine_desc 结构体数据,初始化一些全局变量

  13.     if (mdesc->soft_reboot)
  14.         reboot_setup("s");

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    1. 通过struct machine_desc 中的soft_reboot数据来设置重启类型:
    2. 如果存在就为“s”:softreset;如果不存在就为“h”:hardreset

  15.     init_mm.start_code = (unsigned long) _text;
  16.     init_mm.end_code = (unsigned long) _etext;
  17.     init_mm.end_data = (unsigned long) _edata;
  18.     init_mm.brk     = (unsigned long) _end;

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    1. 这里通过连接脚本中得到的Linux代码位置数据来初始化一个mm_struct结构体init_mm中的部分数据
    2. ps:每一个任务都有一个mm_struct结构以管理内存空间,init_mm是内核自身的mm_struct

  19.     /* 同时填充cmd_line以备后用, 保护boot_command_line数据 */
  20.     strlcpy(cmd_line, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
  21.     *cmdline_p = cmd_line;

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    1. 将boot_command_line复制到cmd_line中。这里关键是要知道系统启动的时候的cmdline是如何传递的。

  22.     parse_early_param();

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    1. 处理在 struct obs_kernel_param 中定义为early的启动参数(主要是内存配置部分的参数)

    2. 其中就分析了mem=size@start参数初始化了struct meminfo meminfo;
    3. 同时如果有vmalloc=size参数也会初始化 vmalloc_min
    4. 参考:《Linux内核高-低端内存设置代码跟踪(ARM构架)》

    5. 这里需要注意的是内核的cmdline中的参数按照其被需要的先后,分为early和非early的。

    6. include/linux/init.h:

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      1. struct obs_kernel_param {
      2. const char *str;            //在cmdline中相应参数名。
      3. int (*setup_func)(char *);  //对于此参数的专用处理函数
      4. int early;                  //是否为早期需要处理的参数
      5. };
    7. 两种不同的参数在内核中用了不同的宏来定义:
    8. early: #define early_param(str, fn) \
    9.         __setup_param(str, fn, fn, 1)
    10. 非early: #define __setup(str, fn) \
    11.          __setup_param(str, fn, fn, 0)
    12. 使用这两个宏定义的参数和构架相关,一些构架或者板子可以定义自己特定的参数和处理函数。对于比较重要的“men”参数就是early参数。

  23.     sanity_check_meminfo();

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    1. 在此处设置struct meminfo meminfo中每个bank中的highmem变量,
    2. 通过vmalloc_min确定每个bank中的内存是否属于高端内存
  24.     arm_memblock_init(&meminfo, mdesc);

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    1. 在此处按地址数据从小到大排序meminfo中的数据,并初始化全局的memblock数据。

  25.     paging_init(mdesc);

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    1. 设置内核的参考页表。
    2. 此页表不仅用于物理内存映射,还用于管理vmalloc区。
    3. 此函数中非常重要的一点就是初始化了bootmem分配器!


  26.     request_standard_resources(mdesc);

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    1. 通过获取设备描述结构体(struct machine_desc)中的数据和编译时产生的地址数据,初始化内存相关的全局结构体变量
  28.     unflatten_device_tree();

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    1. 通过启动参数中的“非平坦设备树”信息(如果有),获取内存相关信息

  29. #ifdef CONFIG_SMP
  30.     if (is_smp())
  31.         smp_init_cpus();
  32. #endif

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    1. 针对SMP处理器,初始化可能存在的CPU映射 - 这描述了可能存在的CPU

  33.     reserve_crashkernel();

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    1. 用于内核崩溃时的保留内核
    2. 此功能通过内核command line参数中的"crashkernel="保留下内存用于主内核崩溃时获取内核信息的导出。 

  34.     cpu_init();

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    1. 初始化一个CPU,并设置一个per-CPU栈

  35.     tcm_init();

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    1. 初始化ARM内部的TCM(紧耦合内存)。
    2. 参考资料:《对ARM紧致内存TCM的理解》
    3. ARM官网也有介绍文档

  36. #ifdef CONFIG_MULTI_IRQ_HANDLER
  37.     handle_arch_irq = mdesc->handle_irq;
  38. #endif

  39. 点击(此处)折叠或打开

    1. 调用设备描述结构体中的mdesc->handle_irq函数,目的未知。

  40. #ifdef CONFIG_VT
  41. #if defined(CONFIG_VGA_CONSOLE)
  42.     conswitchp = &vga_con;
  43. #elif defined(CONFIG_DUMMY_CONSOLE)
  44.     conswitchp = &dummy_con;
  45. #endif
  46. #endif
  47.     early_trap_init();

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    1. 对中断向量表进行早期初始化

  49.     if (mdesc->init_early)
  50.         mdesc->init_early();

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    1. 如果设备描述结构体定义了init_early函数(应该是早期初始化之意),则在这里调用。

  51. }


这个函数主要是检查处理器的类型是否匹配,并获取处理器信息来设置处理器的相关底层参数。
  1. static void __init setup_processor(void)
  2. {
  3.     struct proc_info_list *list;

  4.     /*
  5.      在支持处理器列表中定位处理器
  6.    * 连接器为我们创建这个列表,从                                                                              * arch/arm/mm/proc-*.S中的入口
  7.     */
  8.     list = lookup_processor_type(read_cpuid_id());
  9.     if (!list) {
  10.         printk("CPU configuration botched (ID %08x), unable "
  11.          "to continue.\n", read_cpuid_id());
  12.         while (1);
  13.     }

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    1. 这里再次核对处理器类型,虽然这个已经在汇编代码中执行过一遍了

  14.     cpu_name = list->cpu_name;

  15. #ifdef MULTI_CPU
  16.     processor = *list->proc;
  17. #endif
  18. #ifdef MULTI_TLB
  19.     cpu_tlb = *list->tlb;
  20. #endif
  21. #ifdef MULTI_USER
  22.     cpu_user = *list->user;
  23. #endif
  24. #ifdef MULTI_CACHE
  25.     cpu_cache = *list->cache;
  26. #endif

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    1. 通过从struct proc_info_list获取的数据初始化CPU相关的全局变量

  28.     printk("CPU: %s [%08x] revision %d (ARMv%s), cr=%08lx\n",
  29.      cpu_name, read_cpuid_id(), read_cpuid_id() & 15,
  30.      proc_arch[cpu_architecture()], cr_alignment);

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    1. 打印内核启动时的处理器信息

  32.     sprintf(init_utsname()->machine, "%s%c", list->arch_name, ENDIANNESS);
  33.     sprintf(elf_platform, "%s%c", list->elf_name, ENDIANNESS);
  34.     elf_hwcap = list->elf_hwcap;
  35. #ifndef CONFIG_ARM_THUMB
  36.     elf_hwcap &= ~HWCAP_THUMB;
  37. #endif

  38.     feat_v6_fixup();
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    1. 针对特定的ARM核软件屏蔽一些功能

  40.     cacheid_init();

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    1. 初始化ARM核中的缓存
  41.     cpu_proc_init();

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    1. 宏:
    2. #define cpu_proc_init __glue(CPU_NAME,_proc_init)
    3. 意在调用处理器特定的初始化函数。
  42. }



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