• 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】

    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：

    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
    6.     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）
    8.     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
    9.     mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer);
    10.     if (!mdesc)
    11.         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。
    12.     machine_desc = mdesc;
    13.     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
    15.     if (mdesc->soft_reboot)
    16.         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
    18.     init_mm.start_code = (unsigned long) _text;
    19.     init_mm.end_code = (unsigned long) _etext;
    20.     init_mm.end_data = (unsigned long) _edata;
    21.     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
    23.     /* 同时填充cmd_line以备后用, 保护boot_command_line数据 */
    24.     strlcpy(cmd_line, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
    25.     *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。
    27.     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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        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. };
      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。
    29.     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
    30.     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。
    32.     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！
    33.     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。
    35.     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
    37. #ifdef CONFIG_SMP
    38.     if (is_smp())
    39.         smp_init_cpus();
    40. #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
    41.     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。 
    43.     cpu_init();

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      1. 初始化一个CPU，并设置一个per-CPU栈
    44.     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
    46. #ifdef CONFIG_MULTI_IRQ_HANDLER
    47.     handle_arch_irq = mdesc->handle_irq;
    48. #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。
    50. #ifdef CONFIG_VT
    51. #if defined(CONFIG_VGA_CONSOLE)
    52.     conswitchp = &vga_con;
    53. #elif defined(CONFIG_DUMMY_CONSOLE)
    54.     conswitchp = &dummy_con;
    55. #endif
    56. #endif
    57.     early_trap_init();

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      1. 对中断向量表进行早期初始化
    59.     if (mdesc->init_early)
    60.         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。
    61. }
     
    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;
    5.     /*
    6.      * 在支持处理器列表中定位处理器
    7.    * 连接器为我们创建这个列表，从                                                                              * arch/arm/mm/proc-*.S中的入口
    8.     */
    9.     list = lookup_processor_type(read_cpuid_id());
    10.     if (!list) {
    11.         printk("CPU configuration botched (ID %08x), unable "
    12.          "to continue. ", read_cpuid_id());
    13.         while (1);
    14.     }

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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
    16.     cpu_name = list->cpu_name;
    18. #ifdef MULTI_CPU
    19.     processor = *list->proc;
    20. #endif
    21. #ifdef MULTI_TLB
    22.     cpu_tlb = *list->tlb;
    23. #endif
    24. #ifdef MULTI_USER
    25.     cpu_user = *list->user;
    26. #endif
    27. #ifdef MULTI_CACHE
    28.     cpu_cache = *list->cache;
    29. #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
    31.     printk("CPU: %s [%08x] revision %d (ARMv%s), cr=%08lx ",
    32.      cpu_name, read_cpuid_id(), read_cpuid_id() & 15,
    33.      proc_arch[cpu_architecture()], cr_alignment);

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      1. 打印内核启动时的处理器信息
    35.     sprintf(init_utsname()->machine, "%s%c", list->arch_name, ENDIANNESS);
    36.     sprintf(elf_platform, "%s%c", list->elf_name, ENDIANNESS);
    37.     elf_hwcap = list->elf_hwcap;
    38. #ifndef CONFIG_ARM_THUMB
    39.     elf_hwcap &= ~HWCAP_THUMB;
    40. #endif
    42.     feat_v6_fixup();

    43. 点击(此处)折叠或打开

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

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      1. 初始化ARM核中的缓存
    45.     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。
    46. }
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