3. 

        <meter id="pryje"><nav id="pryje"><delect id="pryje"></delect></nav></meter>
          <label id="pryje"></label>
          
	
	
          
		
			
		
          
    
    	
          
  		
          
		    
          
		      
		      
		      
		    
          
  		
          
  		
          
	
          


	


          
		
          
		            
            
        		
          
		
          







          


          
	
	
          
		
          新聞中心
          
	
          
	
          
	
          EEPW首頁 
	 > 嵌入式系統(tǒng) > 設計應用 > Android arm linux kernel啟動流程
          
    
          

          

          


	
	
	

          
	
          
		
          
			
          Android arm linux kernel啟動流程
          
						
          
				作者：
				時間：2016-11-09
				來源：網絡
				
				
				
				
				收藏
			
          

			
          
				
				
			
          

			
          
			
			
          
			
			
          
				
				
			
          
                
			雖然這里的Arm Linux kernel前面加上了Android，但實際上還是和普遍Arm linux kernel啟動的過程一樣的，這里只是結合一下Android的Makefile，講一下bootimage生成的一個過程。這篇文檔主要描述 bootimage的構造，以及kernel真正執(zhí)行前的解壓過程。
            在了解這些之前我們首先需要了解幾個名詞，這些名詞定義在/Documentation/arm/Porting里面，這里首先提到其中的幾個，其余幾個會在后面kernel的執(zhí)行過程中講述：
          本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201611/317991.htm
            1）ZTEXTADDR boot.img運行時候zImage的起始地址，即kernel解壓代碼的地址。這里沒有虛擬地址的概念，因為沒有開啟MMU，所以這個地址是物理內存的地址。解壓代碼不一定需要載入RAM才能運行，在FLASH或者其他可尋址的媒體上都可以運行。
            2）ZBSSADDR 解壓代碼的BSS段的地址，這里也是物理地址。
            3）ZRELADDR 這個是kernel解壓以后存放的內存物理地址，解壓代碼執(zhí)行完成以后會跳到這個地址執(zhí)行kernel的啟動，這個地址和后面kernel運行時候的虛擬地址滿足：__virt_to_phys(TEXTADDR) = ZRELADDR。
            4）INITRD_PHYS Initial Ram Disk存放在內存中的物理地址，這里就是我們的ramdisk.img。
            5）INITRD_VIRT Initial Ram Disk運行時候虛擬地址。
            6）PARAMS_PHYS 內核啟動的初始化參數在內存上的物理地址。
            下面我們首先來看看boot.img的構造，了解其中的內容對我們了解kernel的啟動過程是很有幫助的。首先來看看Makefile是如何產生我們的boot.img的：
            out/host/linux-x86/bin/mkbootimg-msm7627_ffa --kernel out/target/product/msm7627_ffa/kernel --ramdisk out/target/product/msm7627_ffa/ramdisk.img --cmdline "mem=203M console=ttyMSM2,115200n8 androidboot.hardware=qcom" --output out/target/product/msm7627_ffa/boot.img
            根據上面的命令我們可以首先看看mkbootimg-msm7627ffa這個工具的源文件：system/core/mkbootimg.c?？赐曛笪覀兙湍芎芮逦乜吹絙oot.img的內部構造，它是由boot header /kernel /ramdisk /second stage構成的，其中前3項是必須的，最后一項是可選的。
            
          view plainprint?
          1. /*
          2. +-----------------+
          3. |bootheader|1page
          4. +-----------------+
          5. |kernel|npages
          6. +-----------------+
          7. |ramdisk|mpages
          8. +-----------------+
          9. |secondstage|opages
          10. +-----------------+
          12. n=(kernel_size+page_size-1)/page_size
          13. m=(ramdisk_size+page_size-1)/page_size
          14. o=(second_size+page_size-1)/page_size
          16. 0.allentitiesarepage_sizealignedinflash
          17. 1.kernelandramdiskarerequired(size!=0)
          18. 2.secondisoptional(second_size==0->nosecond)
          19. 3.loadeachelement(kernel,ramdisk,second)at
          20. thespecifiedphysicaladdress(kernel_addr,etc)
          21. 4.preparetagsattag_addr.kernel_args[]is
          22. appendedtothekernelcommandlineinthetags.
          23. 5.r0=0,r1=MACHINE_TYPE,r2=tags_addr
          24. 6.ifsecond_size!=0:jumptosecond_addr
          25. else:jumptokernel_addr
          26. */
          /* +-----------------+ | boot header | 1 page +-----------------+ | kernel | n pages +-----------------+ | ramdisk | m pages +-----------------+ | second stage | o pages +-----------------+ n = (kernel_size + page_size - 1) / page_size m = (ramdisk_size + page_size - 1) / page_size o = (second_size + page_size - 1) / page_size 0. all entities are page_size aligned in flash 1. kernel and ramdisk are required (size != 0) 2. second is optional (second_size == 0 -> no second) 3. load each element (kernel, ramdisk, second) at the specified physical address (kernel_addr, etc) 4. prepare tags at tag_addr. kernel_args[] is appended to the kernel commandline in the tags. 5. r0 = 0, r1 = MACHINE_TYPE, r2 = tags_addr 6. if second_size != 0: jump to second_addr else: jump to kernel_addr */ 
            關于boot header這個數據結構我們需要重點注意，在這里我們關注其中幾個比較重要的值，這些值定義在boot/boardconfig.h里面，不同的芯片對應vendor下不同的boardconfig，在這里我們的值分別是（分別是kernel/ramdis/tags載入ram的物理地址）：
            
          view plainprint?
          1. #definePHYSICAL_DRAM_BASE0x00200000
          2. #defineKERNEL_ADDR(PHYSICAL_DRAM_BASE+0x00008000)
          3. #defineRAMDISK_ADDR(PHYSICAL_DRAM_BASE+0x01000000)
          4. #defineTAGS_ADDR(PHYSICAL_DRAM_BASE+0x00000100)
          5. #defineNEWTAGS_ADDR(PHYSICAL_DRAM_BASE+0x00004000)
          #define PHYSICAL_DRAM_BASE 0x00200000 #define KERNEL_ADDR (PHYSICAL_DRAM_BASE + 0x00008000) #define RAMDISK_ADDR (PHYSICAL_DRAM_BASE + 0x01000000) #define TAGS_ADDR (PHYSICAL_DRAM_BASE + 0x00000100) #define NEWTAGS_ADDR (PHYSICAL_DRAM_BASE + 0x00004000) 
            上面這些值分別和我們開篇時候提到的那幾個名詞相對應，比如kernel_addr就是ZTEXTADDR，RAMDISK_ADDR就是 INITRD_PHYS,而TAGS_ADDR就是PARAMS_PHYS。bootloader會從boot.img的分區(qū)中將kernel和 ramdisk分別讀入RAM上面定義的地址中，然后就會跳到ZTEXTADDR開始執(zhí)行。
            基本了解boot.img的內容之后我們來分別看看里面的ramdisk.img和kernel又是如何產生的，以及其包含的內容。從簡單的說起，我們先看看ramdisk.img，這里首先要強調一下這個ramdisk.img在arm linux中的作用。它在kernel啟動過程中充當著第一階段的文件系統(tǒng)，是一個CPIO格式打成的包。通俗上來講他就是我們將生成的root目錄，用 CPIO方式進行了打包，然后在kernel啟動過程中會被mount作為文件系統(tǒng)，當kernel啟動完成以后會執(zhí)行init，然后將 system.img再mount進來作為Android的文件系統(tǒng)。在這里稍微解釋下這個mount的概念，所謂mount實際上就是告訴linux虛擬文件系統(tǒng)它的根目錄在哪，就是說我這個虛擬文件系統(tǒng)需要操作的那塊區(qū)域在哪，比如說ramdisk實際上是我們在內存中的一塊區(qū)域，把它作為文件系統(tǒng)的意思實際上就是告訴虛擬文件系統(tǒng)你的根目錄就在我這里，我的起始地址賦給你，你以后就能對我進行操作了。實際上我們也可以使用rom上的一塊區(qū)域作為根文件系統(tǒng)，但是rom相對ram慢，所以這里使用ramdisk。然后我們在把system.img mount到ramdisk的system目錄，實際上就是將system.img的地址給了虛擬文件系統(tǒng)，然后虛擬文件系統(tǒng)訪問system目錄的時候會重新定位到對system.img的訪問。我們可以看看makefile是如何生成它的：
            out/host/linux-x86/bin/mkbootfs out/target/product/msm7627_ffa/root | out/host/linux-x86/bin/minigzip > out/target/product/msm7627_ffa/ramdisk.img  
            下面我們來看看kernel產生的過程，老方法，從Makefile開始/arch/arm/boot/Makefile ～
            
          view plainprint?
          1. $(obj)/Image:vmlinuxFORCE
          2. $(callif_changed,objcopy)
          3. @echoKernel:$@isready
          4. $(obj)/compressed/vmlinux:$(obj)/ImageFORCE
          5. $(Q)$(MAKE)$(build)=$(obj)/compressed$@
          6. $(obj)/zImage:$(obj)/compressed/vmlinuxFORCE
          7. $(callif_changed,objcopy)
          8. @echoKernel:$@isready
          $(obj)/Image: vmlinux FORCE $(call if_changed,objcopy) @echo  Kernel: $@ is ready $(obj)/compressed/vmlinux: $(obj)/Image FORCE $(Q)$(MAKE) $(build)=$(obj)/compressed $@ $(obj)/zImage: $(obj)/compressed/vmlinux FORCE $(call if_changed,objcopy) @echo  Kernel: $@ is ready   
            我們分解地來看各個步驟，第一個是將vmlinux經過objcopy后生成一個未經壓縮的raw binary(Image 4M左右)，這里的vmlinux是我們編譯鏈接以后生成的vmlinx，大概60多M。這里稍微說一下這個objcopy，在啟動的時候ELF格式是沒法執(zhí)行的，ELF格式的解析是在kernel啟動以后有了操作系統(tǒng)之后才能進行的。因為雖然我們編出的img雖然被編成ELF格式，但要想啟動起來必須將其轉化成原始的二進制格式，我們可以多照著man objcopy和OBJCOPYFLAGS  :=-O binary -R .note -R .note.gnu.build-id -R .comment -S(arch/arm/Makefile)來看看這些objcopy具體做了什么事情 ～
            得到Image以后，再將這個Image跟解壓代碼合成一個vmlinux，具體的我們可以看看arch/arm/boot/compressed/Makefile：
            
          view plainprint?
          1. $(obj)/vmlinux:$(obj)/vmlinux.lds$(obj)/$(HEAD)$(obj)/piggy.o/
          2. $(addprefix$(obj)/,$(OBJS))FORCE
          3. $(callif_changed,ld)
          4. @:
          5. $(obj)/piggy.gz:$(obj)/../ImageFORCE
          6. $(callif_changed,gzip)
          7. $(obj)/piggy.o:$(obj)/piggy.gzFORCE
          $(obj)/vmlinux: $(obj)/vmlinux.lds $(obj)/$(HEAD) $(obj)/piggy.o / $(addprefix $(obj)/, $(OBJS)) FORCE $(call if_changed,ld) @: $(obj)/piggy.gz: $(obj)/../Image FORCE $(call if_changed,gzip) $(obj)/piggy.o: $(obj)/piggy.gz FORCE 
            從這里我們就可以看出來實際上這個vmlinux就是將Image壓縮以后根據vmlinux.lds與解壓代碼head.o和misc.o鏈接以后生成的一個elf，而且用readelf或者objdump可以很明顯地看到解壓代碼是PIC的，所有的虛擬地址都是相對的，沒有絕對地址。這里的 vmlinx.lds可以對照著后面的head.s稍微看一下～得到壓縮以后的vmlinx以后再將這個vmlinx經過objcopy以后就得到我們的 zImage了，然后拷貝到out目錄下就是我們的kernel了～～
            在這里要強調幾個地址，這些地址定義在arch/arm/mach-msm/makefile.boot里面，被arch/arm/boot /Makefile調用，其中zreladdr-y就是我們的kernel被解壓以后要釋放的地址了，解壓代碼跑完以后就會跳到這個地址來執(zhí)行 kernel的啟動。不過這里還有其他兩個PHYS，跟前面定義在boardconfig.h里面的值重復了，不知道這兩個值在這里定義跟前面的值是一種什么關系？？？
             好啦，講到這里我們基本就知道boot.img的構成了，下面我們就從解壓的代碼開始看看arm linux kernel啟動的一個過程，這個解壓的source就是/arch/arm/boot/compressed/head.S。要看懂這個匯編需要了解 GNU ASM以及ARM匯編指令，ARM指令就不說了，ARM RVCT里面的文檔有得下，至于GNU ASM，不需要消息了解的話主要是看一下一些偽指令的含義（http://sources.redhat.com/binutils/docs-2.12 /as.info/Pseudo-Ops.html#Pseudo%20Ops）
             那么我們現在就開始分析這個解壓的過程：
             1）bootloader會傳遞2個參數過來，分別是r1=architecture ID, r2=atags pointer。head.S從哪部分開始執(zhí)行呢，這個我們可以看看vmlinx.lds：
            
          view plainprint?
          1. ENTRY(_start)
          2. SECTIONS
          3. {
          4. .=0;
          5. _text=.;
          6. .text:{
          7. _start=.;
          8. *(.start)
          9. *(.text)
          10. *(.text.*)
          11. *(.fixup)
          12. *(.gnu.warning)
          13. *(.rodata)
          14. *(.rodata.*)
          15. *(.glue_7)
          16. *(.glue_7t)
          17. *(.piggydata)
          18. .=ALIGN(4);
          19. }
          ENTRY(_start) SECTIONS { . = 0; _text = .; .text : { _start = .; *(.start) *(.text) *(.text.*) *(.fixup) *(.gnu.warning) *(.rodata) *(.rodata.*) *(.glue_7) *(.glue_7t) *(.piggydata) . = ALIGN(4); } 
            可以看到我們最開始的section就是.start，所以我們是從start段開始執(zhí)行的。ELF對程序的入口地址是有定義的，這可以參照*.lds 的語法規(guī)則里面有描述，分別是GNU LD的-E ---> *.lds里面的ENTRY定義 ---> start Symbol ---> .text section --->0。在這里是沒有這些判斷的，因為還沒有操作系統(tǒng)，bootloader會直接跳到這個start的地址開始執(zhí)行。
             在這里稍微帶一句，如果覺得head.S看的不太舒服的話，比如有些跳轉并不知道意思，可以直接objdump vmlinx來看，dump出來的匯編的流程就比較清晰了。
            
          view plainprint?
          1. 1:movr7,r1@savearchitectureID
          2. movr8,r2@saveatagspointer
          3. #ifndef__ARM_ARCH_2__
          4. /*
          5. *BootingfromAngel-needtoenterSVCmodeanddisable
          6. *FIQs/IRQs(numericdefinitionsfromangelarm.hsource).
          7. *Weonlydothisifwewereinusermodeonentry.
          8. */
          9. mrsr2,cpsr@getcurrentmode
          10. tstr2,#3@notuser?
          11. bnenot_angel@如果不是
          12. movr0,#0x17@angel_SWIreason_EnterSVC
          13. swi0x123456@angel_SWI_ARM
          14. not_angel:
          15. mrsr2,cpsr@turnoffinterruptsto
          16. orrr2,r2,#0xc0@preventangelfromrunning
          17. msrcpsr_c,r2
          1: mov r7, r1 @ save architecture ID mov r8, r2 @ save atags pointer #ifndef __ARM_ARCH_2__ /* * Booting from Angel - need to enter SVC mode and disable * FIQs/IRQs (numeric definitions from angel arm.h source). * We only do this if we were in user mode on entry. */ mrs r2, cpsr @ get current mode tst r2, #3 @ not user? bne not_angel @ 如果不是 mov r0, #0x17 @ angel_SWIreason_EnterSVC swi 0x123456 @ angel_SWI_ARM not_angel: mrs r2, cpsr @ turn off interrupts to orr r2, r2, #0xc0 @ prevent angel from running msr cpsr_c, r2 
             上面首先保存r1和r2的值，然后進入超級用戶模式，并關閉中斷。
             
          view plainprint?
          1. .text
          2. adrr0,LC0
          3. ldmiar0,{r1,r2,r3,r4,r5,r6,ip,sp}
          4. subsr0,r0,r1@calculatethedeltaoffset
          5. @ifdeltaiszero,weare
          6. beqnot_relocated@runningattheaddresswe
          7. @werelinkedat.
          .text adr r0, LC0 ldmia r0, {r1, r2, r3, r4, r5, r6, ip, sp} subs r0, r0, r1 @ calculate the delta offset @ if delta is zero, we are beq not_relocated @ running at the address we @ were linked at. 
            這里首先判斷LC0當前的運行地址和鏈接地址是否一樣，如果一樣就不需要重定位，如果不一樣則需要進行重定位。這里肯定是不相等的，因為我們可以通過 objdump看到LC0的地址是0x00000138，是一個相對地址，然后adr r0, LC0 實際上就是將LC0當前的運行地址，而我們直接跳到ZTEXTADDR跑的，實際上PC里面現在的地址肯定是0x00208000以后的一個值，adr r0, LC0編譯之后實際上為addr0, pc, #208，這個208就是LC0到.text段頭部的偏移。
            
          view plainprint?
          1. addr5,r5,r0
          2. addr6,r6,r0
          3. addip,ip,r0
          add r5, r5, r0 add r6, r6, r0 add ip, ip, r0 
            然后就是重定位了，即都加上一個偏移，經過重定位以后就都是絕對地址了。
            
          view plainprint?
          1. not_relocated:movr0,#0
          2. 1:strr0,[r2],#4@clearbss
          3. strr0,[r2],#4
          4. strr0,[r2],#4
          5. strr0,[r2],#4
          6. cmpr2,r3
          7. blo1b
          8. /*
          9. *TheCruntimeenvironmentshouldnowbesetup
          10. *sufficiently.Turnthecacheon,setupsome
          11. *pointers,andstartdecompressing.
          12. */
          13. blcache_on
          not_relocated: mov r0, #0 1: str r0, [r2], #4 @ clear bss str r0, [r2], #4 str r0, [r2], #4 str r0, [r2], #4 cmp r2, r3 blo 1b /* * The C runtime environment should now be setup * sufficiently. Turn the cache on, set up some * pointers, and start decompressing. */ bl cache_on
            重定位完成以后打開cache，具體這個打開cache的過程咱沒仔細研究過，大致過程是先從C0里面讀到processor ID，然后根據ID來進行cache_on。
            
          view plainprint?
          1. movr1,sp@mallocspaceabovestack
          2. addr2,sp,#0x10000@64kmax
          mov r1, sp @ malloc space above stack add r2, sp, #0x10000 @ 64k max
             解壓的過程首先是在堆棧之上申請一個空間
            
          view plainprint?
          1. /*
          2. *Checktoseeifwewilloverwriteourselves.
          3. *r4=finalkerneladdress
          4. *r5=startofthisimage
          5. *r2=endofmallocspace(andthereforethisimage)
          6. *Webasicallywant:
          7. *r4>=r2->OK
          8. *r4+imagelength<=r5->OK
          9. */
          10. cmpr4,r2
          11. bhswont_overwrite
          12. subr3,sp,r5@>compressedkernelsize
          13. addr0,r4,r3,lsl#2@allowfor4xexpansion
          14. cmpr0,r5
          15. blswont_overwrite
          16. movr5,r2@decompressaftermallocspace
          17. movr0,r5
          18. movr3,r7
          19. bldecompress_kernel
          20. addr0,r0,#127+128@alignment+stack
          21. bicr0,r0,#127@alignthekernellength
          /* * Check to see if we will overwrite ourselves. * r4 = final kernel address * r5 = start of this image * r2 = end of malloc space (and therefore this image) * We basically want: * r4 >= r2 -> OK * r4 + image length <= r5 -> OK */ cmp r4, r2 bhs wont_overwrite sub r3, sp, r5 @ > compressed kernel size add r0, r4, r3, lsl #2 @ allow for 4x expansion cmp r0, r5 bls wont_overwrite mov r5, r2 @ decompress after malloc space mov r0, r5 mov r3, r7 bl decompress_kernel add r0, r0, #127 + 128 @ alignment + stack bic r0, r0, #127 @ align the kernel length 
             這個過程是判斷我們解壓出的vmlinx會不會覆蓋原來的zImage，這里的final kernel address就是解壓后的kernel要存放的地址，而start of this image則是zImage在內存中的地址。根據我們前面的分析，現在這兩個地址是重復的，即都是0x00208000。同樣r2是我們申請的一段內存空間，因為他是在sp上申請的，而根據vmlinx.lds我們知道stack實際上處與vmlinx的最上面，所以r4>=r2是不可能的，這里首先計算zImage的大小，然后判斷r4+r3是不是比r5小，很明顯r4和r5的值是一樣的，所以這里先將r2的值賦給r0，經kernel先解壓到s 申請的內存空間上面，具體的解壓過程就不描述了，定義在misc.c里面。（這里我所說的上面是指內存地址的高地址，默認載入的時候從低地址往高地址寫，所以從內存低地址開始運行，stack處于最后面，所以成說是最上面）
            
          view plainprint?
          1. *r0=decompressedkernellength
          2. *r1-r3=unused
          3. *r4=kernelexecutionaddress
          4. *r5=decompressedkernelstart
          5. *r6=processorID
          6. *r7=architectureID
          7. *r8=atagspointer
          8. *r9-r14=corrupted
          9. */
          10. addr1,r5,r0@endofdecompressedkernel
          11. adrr2,reloc_start
          12. ldrr3,LC1
          13. addr3,r2,r3
          14. :ldmiar2!,{r9-r14}@copyrelocationcode
          15. stmiar1!,{r9-r14}
          16. ldmiar2!,{r9-r14}
          17. stmiar1!,{r9-r14}
          18. cmpr2,r3
          19. blo1b
          20. addsp,r1,#128@relocatethestack
          21. blcache_clean_flush
          22. addpc,r5,r0@callrelocationcode
          * r0 = decompressed kernel length * r1-r3 = unused * r4 = kernel execution address * r5 = decompressed kernel start * r6 = processor ID * r7 = architecture ID * r8 = atags pointer * r9-r14 = corrupted */ add r1, r5, r0 @ end of decompressed kernel adr r2, reloc_start ldr r3, LC1 add r3, r2, r3 1: ldmia r2!, {r9 - r14} @ copy relocation code stmia r1!, {r9 - r14} ldmia r2!, {r9 - r14} stmia r1!, {r9 - r14} cmp r2, r3 blo 1b add sp, r1, #128 @ relocate the stack bl cache_clean_flush add pc, r5, r0 @ call relocation code 
            因為沒有將kernel解壓在要求的地址，所以必須重定向，說穿了就是要將解壓的kernel拷貝到正確的地址，因為正確的地址與zImage的地址是重合的，而要拷貝我們又要執(zhí)行zImage的重定位代碼，所以這里首先將重定位代碼reloc_start拷貝到vmlinx上面，然后再將vmlinx 拷貝到正確的地址并覆蓋掉zImage。這里首先計算出解壓后的vmlinux的高地址放在r1里面，r2存放著重定位代碼的首地址，r3存放著重定位代碼的size，這樣通過拷貝就將reloc_start移動到vmlinx后面去了，然后跳轉到重定位代碼開始執(zhí)行。
            
          view plainprint?
          1. /*
          2. *Allcodefollowingthislineisrelocatable.Itisrelocatedby
          3. *theabovecodetotheendofthedecompressedkernelimageand
          4. *executedthere.Duringthistime,wehavenostacks.
          5. *
          6. *r0=decompressedkernellength
          7. *r1-r3=unused
          8. *r4=kernelexecutionaddress
          9. *r5=decompressedkernelstart
          10. *r6=processorID
          11. *r7=architectureID
          12. *r8=atagspointer
          13. *r9-r14=corrupted
          14. */
          15. .align5
          16. reloc_start:addr9,r5,r0
          17. subr9,r9,#128@donotcopythestack
          18. debug_reloc_start
          19. movr1,r4
          20. 1:
          21. .rept4
          22. ldmiar5!,{r0,r2,r3,r10-r14}@relocatekernel
          23. stmiar1!,{r0,r2,r3,r10-r14}
          24. .endr
          25. cmpr5,r9
          26. blo1b
          27. addsp,r1,#128@relocatethestack
          28. debug_reloc_end
          29. call_kernel:blcache_clean_flush
          30. blcache_off
          31. movr0,#0@mustbezero
          32. movr1,r7@restorearchitecturenumber
          33. movr2,r8@restoreatagspointer
          34. movpc,r4@callkernel
          /* * All code following this line is relocatable. It is relocated by * the above code to the end of the decompressed kernel image and * executed there. During this time, we have no stacks. * * r0 = decompressed kernel length * r1-r3 = unused * r4 = kernel execution address * r5 = decompressed kernel start * r6 = processor ID * r7 = architecture ID * r8 = atags pointer * r9-r14 = corrupted */ .align 5 reloc_start: add r9, r5, r0 sub r9, r9, #128 @ do not copy the stack debug_reloc_start mov r1, r4 1: .rept 4 ldmia r5!, {r0, r2, r3, r10 - r14} @ relocate kernel stmia r1!, {r0, r2, r3, r10 - r14} .endr cmp r5, r9 blo 1b add sp, r1, #128 @ relocate the stack debug_reloc_end call_kernel: bl cache_clean_flush bl cache_off mov r0, #0 @ must be zero mov r1, r7 @ restore architecture number mov r2, r8 @ restore atags pointer mov pc, r4 @ call kernel 
             這里就是將vmlinx拷貝到正確的地址了，拷貝到正確的位置以后，就將kernel的首地址賦給PC，然后就跳轉到真正kernel啟動的過程～～
            最后我們來總結一下一個基本的過程：
            1）當bootloader要從分區(qū)中數據讀到內存中來的時候，這里涉及最重要的兩個地址，一個就是ZTEXTADDR還有一個是 INITRD_PHYS。不管用什么方式來生成IMG都要讓bootloader有方法知道這些參數，不然就不知道應該將數據從FLASH讀入以后放在什么地方，下一步也不知道從哪個地方開始執(zhí)行了；
            2）bootloader將IMG載入RAM以后，并跳到zImage的地址開始解壓的時候，這里就涉及到另外一個重要的參數，那就是 ZRELADDR，就是解壓后的kernel應該放在哪。這個參數一般都是arch/arm/mach-xxx下面的Makefile.boot來提供的；
            3）另外現在解壓的代碼head.S和misc.c一般都會以PIC的方式來編譯，這樣載入RAM在任何地方都可以運行，這里涉及到兩次沖定位的過程，基本上這個重定位的過程在ARM上都是差不多一樣的。
          寫這個總結的時候咱的心情是沉重的，因為還有好多東西沒弄明白。。。感嘆自己的知識還是淺薄得很，前途錢途漫漫阿～～不過基本脈絡是清楚的，具體的細節(jié)只能留在以后有時間再啃了。這里的第二部分啟動流程指的是解壓后kernel開始執(zhí)行的一部分代碼，這部分代碼和ARM體系結構是緊密聯系在一起的，所以最好是將ARM ARCHITECTURE REFERENCE MANUL仔細讀讀，尤其里面關于控制寄存器啊，MMU方面的內容～
           前面說過解壓以后，代碼會跳到解壓完成以后的vmlinux開始執(zhí)行，具體從什么地方開始執(zhí)行我們可以看看生成的vmlinux.lds(arch/arm/kernel/)這個文件：
            
          view plainprint?
          1. OUTPUT_ARCH(arm)
          2. ENTRY(stext)
          3. jiffies=jiffies_64;
          4. SECTIONS
          5. {
          6. .=0x80000000+0x00008000;
          7. .text.head:{
          8. _stext=.;
          9. _sinittext=.;
          10. *(.text.h
          OUTPUT_ARCH(arm) ENTRY(stext) jiffies = jiffies_64; SECTIONS { . = 0x80000000 + 0x00008000; .text.head : { _stext = .; _sinittext = .; *(.text.h
           很明顯我們的vmlinx最開頭的section是.text.head，這里我們不能看ENTRY的內容，以為這時候我們沒有操作系統(tǒng)，根本不知道如何來解析這里的入口地址，我們只能來分析他的section(不過一般來說這里的ENTRY和我們從seciton分析的結果是一樣的)，這里的.text.head section我們很容易就能在arch/arm/kernel/head.S里面找到，而且它里面的第一個符號就是我們的stext：
            
          view plainprint?
          1. .section".text.head","ax"
          2. Y(stext)
          3. msrcpsr_c,#PSR_F_BIT|PSR_I_BIT|SVC_MODE@ensuresvcmode
          4. @andirqsdisabled
          5. mrcp15,0,r9,c0,c0@getprocessorid
          6. bl__lookup_processor_type@r5=procinfor9=cpuid
          .section ".text.head", "ax" ENTRY(stext) msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode @ and irqs disabled mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ get processor id bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid 
            這里的ENTRY這個宏實際我們可以在include/linux/linkage.h里面找到，可以看到他實際上就是聲明一個GLOBAL Symbol，后面的ENDPROC和END唯一的區(qū)別是前面的聲明了一個函數，可以在c里面被調用。
            
          view plainprint?
          1. #ifndefENTRY
          2. #defineENTRY(name)/
          3. .globlname;/
          4. ALIGN;/
          5. name:
          6. #endif
          7. #ifndefWEAK
          8. #defineWEAK(name)/
          9. .weakname;/
          10. name:
          11. #endif
          12. #ifndefEND
          13. #defineEND(name)/
          14. .sizename,.-name
          15. #endif
          16. /*Ifsymbolnameistreatedasasubroutine(getscalled,andreturns)
          17. *thenpleaseuseENDPROCtomarknameasSTT_FUNCforthebenefitof
          18. *staticanalysistoolssuchasstackdepthanalyzer.
          19. */
          20. #ifndefENDPROC
          21. #defineENDPROC(name)/
          22. .typename,@function;/
          23. END(name)
          24. #endif
          #ifndef ENTRY #define ENTRY(name) / .globl name; / ALIGN; / name: #endif #ifndef WEAK #define WEAK(name) / .weak name; / name: #endif #ifndef END #define END(name) / .size name, .-name #endif /* If symbol name is treated as a subroutine (gets called, and returns) * then please use ENDPROC to mark name as STT_FUNC for the benefit of * static analysis tools such as stack depth analyzer. */ #ifndef ENDPROC #define ENDPROC(name) / .type name, @function; / END(name) #endif
            找到了vmlinux的起始代碼我們就來進行分析了，先總體概括一下這部分代碼所完成的功能，head.S會首先檢查proc和arch以及atag的有效性，然后會建立初始化頁表，并進行CPU必要的處理以后打開MMU，并跳轉到start_kernel這個symbol開始執(zhí)行后面的C代碼。這里有很多變量都是我們進行kernel移植時需要特別注意的，下面會一一講到。
            在這里我們首先看看這段匯編開始跑的時候的寄存器信息，這里的寄存器內容實際上是同bootloader跳轉到解壓代碼是一樣的，就是r1=arch r2=atag addr。下面我們就具體來看看這個head.S跑的過程：
            
          view plainprint?
          1. msrcpsr_c,#PSR_F_BIT|PSR_I_BIT|SVC_MODE@ensuresvcmode
          2. @andirqsdisabled
          3. mrcp15,0,r9,c0,c0@getprocessorid
          msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode @ and irqs disabled mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ get processor id 
            首先進入SVC模式并關閉所有中斷，并從arm協(xié)處理器里面讀到CPU ID，這里的CPU主要是指arm架構相關的CPU型號，比如ARM9，ARM11等等。
            
          view plainprint?
             然后跳轉到__lookup_processor_type，這個函數定義在head-common.S里面，這里的bl指令會保存當前的pc在lr里面，最后__lookup_processor_type會從這個函數返回，我們具體看看這個函數：  
            
          view plainprint?
          1. __lookup_processor_type:
          2. adrr3,3f
          3. ldmdar3,{r5-r7}
          4. subr3,r3,r7@getoffsetbetweenvirt&phys
          5. addr5,r5,r3@convertvirtaddressesto
          6. addr6,r6,r3@physicaladdressspace
          7. 1:ldmiar5,{r3,r4}@value,mask
          8. andr4,r4,r9@maskwantedbits
          9. teqr3,r4
          10. beq2f
          11. addr5,r5,#PROC_INFO_SZ@sizeof(proc_info_list)
          12. cmpr5,r6
          13. blo1b
          14. movr5,#0@unknownprocessor
          15. 2:movpc,lr
          16. ENDPROC(__lookup_processor_type)
          __lookup_processor_type: adr r3, 3f ldmda r3, {r5 - r7} sub r3, r3, r7 @ get offset between virt&phys add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to add r6, r6, r3 @ physical address space 1: ldmia r5, {r3, r4} @ value, mask and r4, r4, r9 @ mask wanted bits teq r3, r4 beq 2f add r5, r5, #PROC_INFO_SZ @ sizeof(proc_info_list) cmp r5, r6 blo 1b mov r5, #0 @ unknown processor 2: mov pc, lr ENDPROC(__lookup_processor_type) 
             他這里的執(zhí)行過程其實比較簡單就是在__proc_info_begin和__proc_info_end這個段里面里面去讀取我們注冊在里面的 proc_info_list這個結構體，這個結構體的定義在arch/arm/include/asm/procinfo.h，具體實現根據你使用的 cpu的架構在arch/arm/mm/里面找到具體的實現，這里我們使用的ARM11是proc-v6.S，我們可以看看這個結構體：
            
          view plainprint?
          1. .section".proc.info.init",#alloc,#execinstr
          2. /*
          3. *MatchanyARMv6processorcore.
          4. */
          5. .type__v6_proc_info,#object
          6. _proc_info:
          7. .long0x0007b000
          8. .long0x0007f000
          9. .longPMD_TYPE_SECT|/
          10. PMD_SECT_BUFFERABLE|/
          11. PMD_SECT_CACHEABLE|/
          12. PMD_SECT_AP_WRITE|/
          13. PMD_SECT_AP_READ
          14. .longPMD_TYPE_SECT|/
          15. PMD_SECT_XN|/
          16. PMD_SECT_AP_WRITE|/
          17. PMD_SECT_AP_READ
          18. b__v6_setup
          19. .longcpu_arch_name
          20. .longcpu_elf_name
          21. .longHWCAP_SWP|HWCAP_HALF|HWCAP_THUMB|HWCAP_FAST_MULT|HWCAP_EDSP|HWCAP_JAVA
          22. .longcpu_v6_name
          23. .longv6_processor_functions
          24. .longv6wbi_tlb_fns
          25. .longv6_user_fns
          26. .longv6_cache_fns
          27. .size__v6_proc_info,.-__v6_proc_info
          .section ".proc.info.init", #alloc, #execinstr /* * Match any ARMv6 processor core. */ .type __v6_proc_info, #object __v6_proc_info: .long 0x0007b000 .long 0x0007f000 .long PMD_TYPE_SECT | / PMD_SECT_BUFFERABLE | / PMD_SECT_CACHEABLE | / PMD_SECT_AP_WRITE | / PMD_SECT_AP_READ .long PMD_TYPE_SECT | / PMD_SECT_XN | / PMD_SECT_AP_WRITE | / PMD_SECT_AP_READ b __v6_setup .long cpu_arch_name .long cpu_elf_name .long HWCAP_SWP|HWCAP_HALF|HWCAP_THUMB|HWCAP_FAST_MULT|HWCAP_EDSP|HWCAP_JAVA .long cpu_v6_name .long v6_processor_functions .long v6wbi_tlb_fns .long v6_user_fns .long v6_cache_fns .size __v6_proc_info, . - __v6_proc_info
             對著.h我們就知道各個成員變量的含義了，他這里lookup的過程實際上是先求出這個proc_info_list的實際物理地址，并將其內容讀出，然后將其中的mask也就是我們這里的0x007f000與寄存器與之后與0x007b00進行比較，如果一樣的話呢就校驗成功了，如果不一樣呢就會讀下一個proc_info的信息，因為proc一般都是只有一個的，所以這里一般不會循環(huán)，如果檢測正確寄存器就會將正確的proc_info_list的物理地址賦給寄存器，如果檢測不到就會將寄存器值賦0，然后通過LR返回。
             
          view plainprint?
          1. bl__lookup_machine_type@r5=machinfo
          2. movsr8,r5@invalidmachine(r5=0)?
          3. beq__error_a@yes,errora
          bl __lookup_machine_type @ r5=machinfo movs r8, r5 @ invalid machine (r5=0)? beq __error_a @ yes, error a
             檢測完proc_info_list以后就開始檢測machine_type了，這個函數的實現也在head－common.S里面，我們看看它具體的實現：
             
          view plainprint?
          1. __lookup_machine_type:
          2. adrr3,3b
          3. ldmiar3,{r4,r5,r6}
          4. subr3,r3,r4@getoffsetbetweenvirt&phys
          5. addr5,r5,r3@convertvirtaddressesto
          6. addr6,r6,r3@physicaladdressspace
          7. 1:ldrr3,[r5,#MACHINFO_TYPE]@getmachinetype
          8. teqr3,r1@matchesloadernumber?
          9. beq2f@found
          10. addr5,r5,#SIZEOF_MACHINE_DESC@nextmachine_desc
          11. cmpr5,r6
          12. blo1b
          13. movr5,#0@unknownmachine
          14. 2:movpc,lr
          15. ENDPROC(__lookup_machine_type)
          __lookup_machine_type: adr r3, 3b ldmia r3, {r4, r5, r6} sub r3, r3, r4 @ get offset between virt&phys add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to add r6, r6, r3 @ physical address space 1: ldr r3, [r5, #MACHINFO_TYPE] @ get machine type teq r3, r1 @ matches loader number? beq 2f @ found add r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC @ next machine_desc cmp r5, r6 blo 1b mov r5, #0 @ unknown machine 2: mov pc, lr ENDPROC(__lookup_machine_type) 
             這里的過程基本上是同proc的檢查是一樣的，這里主要檢查芯片的類型，比如我們現在的芯片是MSM7X27FFA，這也是一個結構體，它的頭文件在 arch/arm/include/asm/arch/arch.h里面(machine_desc)，它具體的實現根據你對芯片類型的選擇而不同，這里我們使用的是高通的7x27,具體實現在arch/arm/mach-msm/board-msm7x27.c里面，這些結構體最后都會注冊到 _arch_info_begin和_arch_info_end段里面，具體的大家可以看看vmlinux.lds或者system.map，這里的 lookup會根據bootloader傳過來的nr來在__arch_info里面的相匹配的類型，沒有的話就尋找下一個machin_desk結構體，直到找到相應的結構體，并會將結構體的地址賦值給寄存器，如果沒有的話就會賦值為0的。一般來說這里的machine_type會有好幾個，因為不同的芯片類型可能使用的都是同一個cpu架構。
             對processor和machine的檢查完以后就會檢查atags parameter的有效性，關于這個atag具體的定義我們可以在./include/asm/setup.h里面看到，它實際是一個結構體和一個聯合體構成的結合體，里面的size都是以字來計算的。這里的atags param是bootloader創(chuàng)建的，里面包含了ramdisk以及其他memory分配的一些信息，存儲在boot.img頭部結構體定義的地址中，具體的大家可以看咱以后對bootloader的分析～
            
          view plainprint?
          1. __vet_atags:
          2. tstr2,#0x3@aligned?
          3. bne1f
          4. ldrr5,[r2,#0]@isfirsttagATAG_CORE?
          5. cmpr5,#ATAG_CORE_SIZE
          6. cmpner5,#ATAG_CORE_SIZE_EMPTY
          7. bne1f
          8. ldrr5,[r2,#4]
          9. ldrr6,=ATAG_CORE
          10. cmpr5,r6
          11. bne1f
          12. movpc,lr@atagpointerisok
          13. 1:movr2,#0
          14. movpc,lr
          15. ENDPROC(__vet_atags)
          __vet_atags: tst r2, #0x3 @ aligned? bne 1f ldr r5, [r2, #0] @ is first tag ATAG_CORE? cmp r5, #ATAG_CORE_SIZE cmpne r5, #ATAG_CORE_SIZE_EMPTY bne 1f ldr r5, [r2, #4] ldr r6, =ATAG_CORE cmp r5, r6 bne 1f mov pc, lr @ atag pointer is ok 1: mov r2, #0 mov pc, lr ENDPROC(__vet_atags) 
             這里對atag的檢查主要檢查其是不是以ATAG_CORE開頭，size對不對，基本沒什么好分析的，代碼也比較好看～ 下面我們來看后面一個重頭戲，就是創(chuàng)建初始化頁表，說實話這段內容我沒弄清楚，它需要對ARM VIRT MMU具有相當的理解，這里我沒有太多的時間去分析spec，只是粗略了翻了ARM V7的manu，知道這里建立的頁表是arm的secition頁表，完成內存開始1m內存的映射，這個頁表建立在kernel和atag paramert之間，一般是4000-8000之間～具體的代碼和過程我這里就不貼了，大家可以看看參考的鏈接，看看其他大蝦的分析，我還沒怎么看明白，等以后仔細研究ARM MMU的時候再回頭來仔細研究了，不過代碼雖然不分析，這里有幾個重要的地址需要特別分析下～
            這幾個地址都定義在arch/arm/include/asm/memory.h，我們來稍微分析下這個頭文件，首先它包含了arch /memory.h，我們來看看arch/arm/mach-msm/include/mach/memory.h，在這個里面定義了#define PHYS_OFFSET   UL(0x00200000) 這個實際上是memory的物理內存初始地址，這個地址和我們以前在boardconfig.h里面定義的是一致的。然后我們再看 asm/memory.h，他里面定義了我們的memory虛擬地址的首地址#define PAGE_OFFSET   UL(CONFIG_PAGE_OFFSET)。  
            另外我們在head.S里面看到kernel的物理或者虛擬地址的定義都有一個偏移，這個偏移又是從哪來的呢，實際我們可以從arch/arm /Makefile里面找到：textofs-y  := 0x00008000  TEXT_OFFSET := $(textofs-y)這樣我們再看kernel啟動時候的物理地址和鏈接地址，實際上它和我們前面在boardconfig.h和 Makefile.boot里面定義的都是一致的～
            建立初始化頁表以后，會首先將__switch_data這個symbol的鏈接地址放在sp里面，然后獲得__enable_mmu的物理地址，然后會跳到__proc_info_list里面的INITFUNC執(zhí)行，這個偏移是定義在arch/arm/kernel/asm-offset.c里面，實際上就是取得__proc_info_list里面的__cpu_flush這個函數執(zhí)行。
            
          view plainprint?
          1. ldrr13,__switch_data@addresstojumptoafter
          2. @mmuhasbeenenabled
          3. adrlr,__enable_mmu@return(PIC)address
          4. addpc,r10,#PROCINFO_INITFUNC
          ldr r13, __switch_data @ address to jump to after @ mmu has been enabled adr lr, __enable_mmu @ return (PIC) address add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC 
            這個__cpu_flush在這里就是我們proc-v6.S里面的__v6_setup函數了，具體它的實現我就不分析了，都是對arm控制寄存器的操作，這里轉一下它對這部分操作的注釋，看完之后就基本知道它完成的功能了。
          /*
          * __v6_setup
          *
          * Initialise TLB, Caches, and MMU state ready to switch the MMU
          * on. Return in r0 the new CP15 C1 control register setting.
          *
          * We automatically detect if we have a Harvard cache, and use the
          * Harvard cache control instructions insead of the unified cache
          * control instructions.
          *
          * This should be able to cover all ARMv6 cores.
          *
          * It is assumed that:   
          * - cache type register is implemented
          */  
             完成這部分關于CPU的操作以后，下面就是打開MMU了，這部分內容也沒什么好說的，也是對arm控制寄存器的操作，打開MMU以后我們就可以使用虛擬地址了，而不需要我們自己來進行地址的重定位，ARM硬件會完成這部分的工作。打開MMU以后，會將SP的值賦給PC，這樣代碼就會跳到 __switch_data來運行，這個__switch_data是一個定義在head-common.S里面的結構體，我們實際上是跳到它地一個函數指針__mmap_switched處執(zhí)行的。
             這個switch的執(zhí)行過程我們只是簡單看一下，前面的copy data_loc段以及清空.bss段就不用說了，它后面會將proc的信息和machine的信息保存在__switch_data這個結構體里面，而這個結構體將來會在start_kernel的setup_arch里面被使用到。這個在后面的對start_kernel的詳細分析中會講到。另外這個 switch還涉及到控制寄存器的一些操作，這里我不沒仔細研究spec，不懂也就不說了～
             好啦，switch操作完成以后就會b start_kernel了～ 這樣就進入了c代碼的運行了，下一篇文章仔細研究這個start_kernel的函數～～
          Ref:
          http://linux.chinaunix.net/bbs/thread-1021226-1-1.html
          http://blog.csdn.net/yhmhappy2006/archive/2008/08/06/2775239.aspx
          http://blog.csdn.net/sustzombie/archive/2010/06/12/5667607.aspx

          
				
            
                
			
							
          
                
			              
              
            
          
		
          
		
          
		
          
		
          
		
          
			
            
				
          • 
					
					
			  	
            • 
			  	
          • 
					
					
			  	
            • 
			  	
          • 
					
					
			  	
            • 
				
          • 
					
					
				
            • 
				
          • 
					
					
				
            • 
			
          
			
          
		
          
		
		
          
		
          
			
			
		
          
        
			
		

	

          
	
	
          
		
          
			
          評論
          					
		
          
		
          
			
          
			
				
          
					
					
          
						
                        
					
          
				
          
                		
						
						
			
          
		
          
		
          
		
          
            
			
            
		
          
	
          
	
          
	
          
		
		

          


	
          
	
          
		
		
	
          


    
          
        
          技術專區(qū)
          
      
          
      
          
			
      
           
       

          

   











          
	
          
	    關閉
	
          
	
	

          







	
	





          



          


看屁屁www成人影院,亚洲人妻成人图片,亚洲精品成人午夜在线,日韩在线 欧美成人

(function(){
    var bp = document.createElement('script');
    var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0];
    if (curProtocol === 'https') {
        bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js';
    }
    else {
        bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js';
    }
    var s = document.getElementsByTagName("script")[0];
    s.parentNode.insertBefore(bp, s);
})();