欢迎光临
我的个人博客网站

Linux内核源码分析之set_arch (一)


1. 概述

之前已经写了几篇Linux内核启动相关的文章,比如:《解压内核镜像》《调用 start_kernel》都是用汇编语言写的,这些代码的作用仅仅是把内核镜像放置到特定的位置,同时配置好C语言的运行环境,再有就是简单的把内核镜像所在区域的页表设置一下,在开启MMU之后就正式开始了C语言代码的执行,C语言代码的入口是start_kernel这个函数,本文要介绍其中的set_arch这个函数,该函数的作用是查找给定机器ID的数据结构信息、配置内存条信息、解析bootloader传递命令行参数,然后根据machine_desc结构体所记录的信息对机器进行一些必要的设置,最后开始正式建立完整的页表,大致流程如下图所示。
Linux内核源码分析之set_arch (一)

2. set_processor

该函数首先调用汇编代码来查找给定机器ID的proc_info数据,找到之后取出其中的processor结构体,该结构体中包含了很多任务切换相关的底层函数。

/* arch/arm/kernel/setup.c */ list = lookup_processor_type(read_cpuid_id()); /* arch/arm/kernel/head-common.S */ ENTRY(lookup_processor_type)  stmfd sp!, {r4 - r6, r9, lr}  mov r9, r0  bl __lookup_processor_type  mov r0, r5  ldmfd sp!, {r4 - r6, r9, pc} ENDPROC(lookup_processor_type) 

cacheid_init函数根据CPU ID设置缓冲相关的标志位;cpu_init调用刚刚找到的processor中的processor._proc_init函数,不过该函数没有做什么实际操作。

/* arch/arm/mm/proc-v7.S */ ENTRY(cpu_v7_proc_init)  mov pc, lr ENDPROC(cpu_v7_proc_init) 

设置内核启动时所在CPU不同异常模式下的栈指针。

/* arch/arm/kernel/setup.c::cpu_init */  __asm__ (  "msr cpsr_c, %1nt"  "add r14, %0, %2nt"  "mov sp, r14nt"  "msr cpsr_c, %3nt"  "add r14, %0, %4nt"  "mov sp, r14nt"  "msr cpsr_c, %5nt"  "add r14, %0, %6nt"  "mov sp, r14nt"  "msr cpsr_c, %7"      :      : "r" (stk),        PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | IRQ_MODE),        "I" (offsetof(struct stack, irq[0])),        PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | ABT_MODE),        "I" (offsetof(struct stack, abt[0])),        PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | UND_MODE),        "I" (offsetof(struct stack, und[0])),        PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE)      : "r14"); 

3. setup_machine_tags

根据机器ID查找machine_desc结构体,如果没有找到就打印一条提示信息,然后直接宕机。而此时使用的打印函数是early_print的话,再根据《printk流程分析》,此时其实还没有注册console驱动,因此如果没有打开early_printk功能,则系统就悄无声息的死机了。

/* arch/arm/kernel/setup.c */ for_each_machine_desc(p)   if (nr == p->nr) {    printk("Machine: %sn", p->name);    mdesc = p;    break;   } 

找到mdesc之后,执行mdesc->fixup(),该调用实际执行的函数是定义在cpu.c中的cpu_fixup函数,该函数的作用是设置内存条个数以及对应物理起始地址和大小。

/* arch/arm/kernel/setup.c */ if (mdesc->fixup)  mdesc->fixup(tags, &from, &meminfo); /* arch/arm/mach-s5p4418/cpu.c */ MACHINE_START(S5P4418, NXP_MACH_NAME)  .atag_offset =  0x00000100,  .fixup   =  cpu_fixup,  .map_io   =  cpu_map_io,  .init_irq  =  nxp_cpu_init_irq, #ifdef CONFIG_ARM_GIC  .handle_irq  =  gic_handle_irq, #else  .handle_irq  =  vic_handle_irq, #endif  .timer   = &nxp_cpu_sys_timer,  .init_machine =  cpu_init_machine, #if defined CONFIG_CMA && defined CONFIG_ION  .reserve  =  cpu_mem_reserve, #endif MACHINE_END static void __init cpu_fixup(...) {  mi->nr_banks      = 1;  mi->bank[0].start = CFG_MEM_PHY_SYSTEM_BASE; #if !defined(CFG_MEM_PHY_DMAZONE_SIZE)  mi->bank[0].size  = CFG_MEM_PHY_SYSTEM_SIZE; #else  mi->bank[0].size  = CFG_MEM_PHY_SYSTEM_SIZE + CFG_MEM_PHY_DMAZONE_SIZE; #endif } 

接下来就是解析bootloader传递的命令行参数,通过tag->hdr.tag查找内核中预置的对应类型tag的解析函数,然后调用对应类型tag的parse函数即可实现对参数的解析。

/* arch/arm/kernel/setup.c */ static int __init parse_tag(const struct tag *tag) {  extern struct tagtable __tagtable_begin, __tagtable_end;  struct tagtable *t;   for (t = &__tagtable_begin; t < &__tagtable_end; t++)   if (tag->hdr.tag == t->tag) {    t->parse(tag);    break;   }   return t < &__tagtable_end; } /* arch/arm/kernel/setup.h */ struct tagtable {  __u32 tag;  int (*parse)(const struct tag *); }; 

4. 总结

为了避免文章篇幅太长,所以会拆分成三四篇来写,下面是本文的总结:

  • setup_processor:根据给定机器ID查找机器描述信息,然后再根据CPU ID设置cache相关的标志位,再执行processor._proc_init对处理器进行初始化,最后设置CPU不同异常模式下的栈指针;
  • setup_machine_tags:根据机器ID查找machine_desc结构体,然后执行cpu_fixup函数配置内存条信息,最后解析bootloader传递的命令行参数。
赞(0) 打赏
未经允许不得转载:张拓的天空 » Linux内核源码分析之set_arch (一)
分享到: 更多 (0)

评论 抢沙发

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址

专业的IT技术经验分享 更专业 更方便

联系我们本站主机

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

微信扫一扫打赏