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）【转】

2021-07-08 06:09:18

原文地址：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）作者：tekkamanninja

转自：http://blog.chinaunix.net/uid-25909619-id-4938393.html

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 *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
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）
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：
  CPU: ARMv7 Processor [413fc082] revision 2 (ARMv7), cr=10c53c7f
  
  CPU: VIPT nonaliasing data cache, VIPT aliasing instruction cache
mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer);
if (!mdesc)
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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  Machine: ti8168evm
7. 最后返回结构体指针。
machine_desc = mdesc;
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
if (mdesc->soft_reboot)
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
init_mm.start_code = (unsigned long) _text;
init_mm.end_code = (unsigned long) _etext;
init_mm.end_data = (unsigned long) _edata;
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
/* 同时填充cmd_line以备后用, 保护boot_command_line数据 */
strlcpy(cmd_line, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
*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。
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）
3. 其中就分析了mem=size@start参数初始化了struct meminfo meminfo;
4. 同时如果有vmalloc=size参数也会初始化 vmalloc_min
5. 参考：《Linux内核高-低端内存设置代码跟踪（ARM构架）》
7. 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。
9. include/linux/init.h：
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  struct obs_kernel_param {
  
  const char *str; //在cmdline中相应参数名。
  
  int (*setup_func)(char *); //对于此参数的专用处理函数
  
  int early; //是否为早期需要处理的参数
  
  };
10. 两种不同的参数在内核中用了不同的宏来定义：
11. early： #define early_param(str, fn) \
12. __setup_param(str, fn, fn, 1)
14. 非early： #define __setup(str, fn) \
15. __setup_param(str, fn, fn, 0)
17. 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。
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
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。
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！
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。
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
#ifdef CONFIG_SMP
if (is_smp())
smp_init_cpus();
#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
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。
cpu_init();
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1. 初始化一个CPU，并设置一个per-CPU栈
tcm_init();
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1. 初始化ARM内部的TCM（紧耦合内存）。
3. 参考资料：《对ARM紧致内存TCM的理解》
4. ARM官网也有介绍文档
#ifdef CONFIG_MULTI_IRQ_HANDLER
handle_arch_irq = mdesc->handle_irq;
#endif
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1. 调用设备描述结构体中的mdesc->handle_irq函数，目的未知。
#ifdef CONFIG_VT
#if defined(CONFIG_VGA_CONSOLE)
conswitchp = &vga_con;
#elif defined(CONFIG_DUMMY_CONSOLE)
conswitchp = &dummy_con;
#endif
#endif
early_trap_init();
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1. 对中断向量表进行早期初始化
if (mdesc->init_early)
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。
}

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。

static void __init setup_processor(void)
{
struct proc_info_list *list;
/*
* 在支持处理器列表中定位处理器
* 连接器为我们创建这个列表，从 * arch/arm/mm/proc-*.S中的入口
*/
list = lookup_processor_type(read_cpuid_id());
if (!list) {
printk("CPU configuration botched (ID %08x), unable "
"to continue.\n", read_cpuid_id());
while (1);
}
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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
cpu_name = list->cpu_name;
#ifdef MULTI_CPU
processor = *list->proc;
#endif
#ifdef MULTI_TLB
cpu_tlb = *list->tlb;
#endif
#ifdef MULTI_USER
cpu_user = *list->user;
#endif
#ifdef MULTI_CACHE
cpu_cache = *list->cache;
#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
printk("CPU: %s [%08x] revision %d (ARMv%s), cr=%08lx\n",
cpu_name, read_cpuid_id(), read_cpuid_id() & 15,
proc_arch[cpu_architecture()], cr_alignment);
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1. 打印内核启动时的处理器信息
sprintf(init_utsname()->machine, "%s%c", list->arch_name, ENDIANNESS);
sprintf(elf_platform, "%s%c", list->elf_name, ENDIANNESS);
elf_hwcap = list->elf_hwcap;
#ifndef CONFIG_ARM_THUMB
elf_hwcap &= ~HWCAP_THUMB;
#endif
feat_v6_fixup();
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1. 针对特定的ARM核软件屏蔽一些功能
cacheid_init();
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1. 初始化ARM核中的缓存
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。
}

【作者】张昺华

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