【linux】启动
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墨迹这么久,总算开始内核源代码分析了。
阶段1
阶段1大部分为汇编, 以程序启动到执行到start_kernel函数为第一阶段。
变量与文件的对应关系。
THUMB: src\arch\arm\include\asm\unified.h
head.S的很多定义在src\arch\arm\kernel\head-common.S
struct proc_info_list :src\arch\arm\include\asm\procinfo.h
PROC_INFO_SZ : build\include\generated\asm-offsets.h:
proc.info.init : src\arch\arm\mm\proc-arm920.S
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首先从从程序入口处开始分析,linux内核下文件多不胜数,那么从哪里开始找到程序入口地址呢?
在【linux】内核源代码下载与阅读: http://www.cnblogs.com/embedded-tzp/p/4443611.html 中有提到vmlinux.lds,该文件指导arm-linux-ld如何工作,该文件在src\arch\arm\kernel\vmlinux.lds。该文件开始有
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(stext)
jiffies = jiffies_64;
SECTIONS
{
…………..
. = 0xC0000000 + 0x00008000;
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可见程序入口为段 stext,代码开始地址0xC0000000 + 0x00008000,即3G + 0x8000,使用source insight的search→search files,找到head.S (src\arch\arm\kernel):ENTRY(stext),点击定位到该处。往下看,有
mrc????p15, 0, r9, c0, c0????????@ get processor id,协处理器操作,详细见ARM920T_TRM1_S.pdf
????bl????__lookup_processor_type????????@ r5=procinfo r9=cpuid
上述r9的内容为0x41009200,见下图,详细见ARM920T_TRM1_S.pdf。
入口找到了,接下来就好办了,只要有点arm汇编基础,读懂代码是没有问题的,本来想自己慢慢写的,但是发现网上别人已经写的好好的了,就没有必要重新写了。详细见:Linux内核启动分析之 __lookup_processor_type函数:http://blog.sina.com.cn/s/blog_63ac1cef0100vbcj.html 。
解释下为什么 adr获取的是实际运行的物理地址:
__lookup_processor_type: ????adr????r3, __lookup_processor_type_data
????????mov r0, #1
__lookup_processor_type_data: .long????
如上,adr是将当前PC值加一个偏移,得到目标地址,假如程序运行到上述第一条语句时:PC = 16, 因为 __lookup_processor_type_data与其相差8个字节的偏移,所以得到r3 = PC + 8 = 24; 而因为此时程序是运行的,PC代表的就是物理地址,所以adr获取的也就是物理地址了(严格来说这是不对的,因为PC是预取的,但是为了说明问题,不考虑预取功能,不然越说越复杂了)
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此处对linux的adr计算真实物理地址讨论下,挺有意思的。Arm本来有三种地址,而此时未开启mmu,有MVA = VA(虚拟地址) = PA(物理地址).
要讨论这,就不得不提下内存模型。内存有两个基本属性,地址 + 内容。
围绕地址+内容,衍生了很多东西。 如下表:
编译链接后各变量有其固定的地址,即虚拟地址,运行时变量也有自己的地址,两变量不一定一致。见下图,图中的地址是假定的,实际不一定如此:
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上图两个内存里的内容必然是一致的,唯一的差别就在于地址。当运行到adr r3, __lookup_processor_type_data时,获得的是运行的地址r3 = 0x8c, 而ldmia????r3, {r4 - r6} 是将0x8c, 0x90, 0x94地址里的内容加载到r4,r5, r6去,因此等效于将0xc000808c, 0x c0008090, 0xc0008094地址里的内容加载到r4,r5, r6去, 0xc000808c地址的内存里面的内容就是他的地址,为0xc000808c。
因此上面r3= 0x8c为实际的物理地址,而0x8c对应的虚拟地址为0xc000808c。
根据PA1 – VA1 = PA2 – VA2 = 0x8c - 0xc000808c, 即PA – VA值确定了,编译后VA的值也确定了,所以可以反推所有的运行时刻代码所在的物理地址。
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src\arch\arm\kernel\head.S: add????pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC
跳到src\arch\arm\mm\proc-arm920.S: 执行__arm920_setup
src\arch\arm有\kernel\head-common.S:b start_kernel
进入阶段2:
src\init\main.c: asmlinkage void __init start_kernel(void)
阶段2
start_kernel: 第二阶段启动入口
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src\include\linux\init.h: __init
后面大部分都能够在source insight中查到
- 检测机器(board):setup_arch→setup_machine_tags,
.arch.info.init:在MACHINE_START中定义,在具体文件mach-mini2440.c中
__arch_info_begin:vmlinux.lds
解析atags标记列表
setup_arch→setup_machine_tags→parse_tags
U-BOOT参数处理
parse_tags: 标记列表处理
src\arch\arm\kernel\vmlinux.lds: __tagtable_begin→ #define __tag __used __attribute__((__section__(".taglist.init")))→ __tagtable(ATAG_CORE, parse_tag_core);
src\arch\arm\kernel\atags_parse.c
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命令行bootargs处理:
start_kernel→parse_early_param→parse_early_options→parse_args→parse_one→do_early_param
__setup_start在vmlinux.lds中,该段是通过__setup宏定义的__setup("console=", console_setup);
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Console: start_kernel→console_init 执行由console_initcall宏定义的函数,包括console_setup,s3c24xx_serial_console_init→ register_console(&s3c24xx_serial_console),s3c24xx_serial_console.name = "ttySAC", 这就是为什么要用ttySAC的原因.
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