linux下内存大小、起始地址的解析与修改

在实际的工作中，由于产品型号的不同，经常需要调整linux所管理的内存的大小，而内核在启动阶段，会两次去解析从uboot传递过来的关于内存的信息，具体如下：

一、解析从uboot传递过来的tag(在parse_tags中处理)

在uboot的do_bootm_linux()函数中，会创建一系列需要传递给内核的tag，所有的tag以链表形式链接到指定的物理内存中。setup_start_tag用来建立起始的tag，而起始的物理地址由bd->bi_boot_params指定：

static void setup_start_tag (bd_t *bd)
{
    params = (struct tag *) bd->bi_boot_params;
 
    params->hdr.tag = ATAG_CORE;
    params->hdr.size = tag_size (tag_core);
 
    params->u.core.flags = 0;
    params->u.core.pagesize = 0;
    params->u.core.rootdev = 0;
 
    params = tag_next (params);
}

bi_boot_params是在board_init中初始化的，此地址是与内核协商一致的用来存放tag的基址。

int board_init (void)

{

…………

gd->bd->bi_boot_params = CFG_BOOT_PARAMS;

…………

}

而内存的tag是在setup_memory_tags()函数中创建的，其hdr.tag指定了tag的类型为ATAG_MEM

static int __init parse_tag_mem32(const struct tag *tag)
{
    if (meminfo.nr_banks >= NR_BANKS) {
        printk(KERN_WARNING
         "Ignoring memory bank 0x%08x size %dKB\n",
            tag->u.mem.start, tag->u.mem.size / 1024);
        return -EINVAL;
    }
    arm_add_memory(tag->u.mem.start, tag->u.mem.size);
    return 0;
}
 
__tagtable(ATAG_MEM, parse_tag_mem32);

在内核中，会通过__tagtable 宏来建立起相关的struct tagtable 的数据结构，并放入".taglist.init" 段中，

#define __tag __used __attribute__((__section__(".taglist.init")))

#define __tagtable(tag, fn) \

static struct tagtable __tagtable_##fn __tag = { tag, fn }

static int __init parse_tag_mem32(const struct tag *tag)
{
    return arm_add_memory(tag->u.mem.start, tag->u.mem.size);
}
 
__tagtable(ATAG_MEM, parse_tag_mem32);

而在start_kernel()->setup_arch()->parse_tags()函数中会根据从指定的物理内存中解析出来的tag的类型(即在uboot中写入的hdr.tag)去解析不同的tag。

在内核中此物理内存地址是在MACHINE_START中定义的，其中的boot_params与uboot中的bi_boot_params数据段指向相同的物理内存地址。因此是在uboot中写入tag，在内核中此地址解析tag。

MACHINE_START(hi3520v100, "hi3520v100")
    .phys_io    = IO_SPACE_PHYS_START,
    .io_pg_offst    = (IO_ADDRESS(IO_SPACE_PHYS_START) >> 18) & 0xfffc,
    .boot_params    = PHYS_OFFSET + 0x100,
    .map_io        = hisilicon_map_io,
    .init_irq    = hisilicon_init_irq,
    .timer        = &hisilicon_timer,
    .init_machine    = hisilicon_init_machine,
MACHINE_END

struct tagtable {
    __u32 tag;
    int (*parse)(const struct tag *);
};

在parse_tags()中，会根据读出来的tag的类型，即hdr.tag与从".taglist.init"段中的struct tagtable中的tag字段比较，如果相等，便执行struct tagtable中的parse()函数，对内存的tag来讲，其类型是ATAG_MEM，解析函数是parse_tag_mem32();

static int __init parse_tag_mem32(const struct tag *tag)
{
    if (meminfo.nr_banks >= NR_BANKS) {
        printk(KERN_WARNING
         "Ignoring memory bank 0x%08x size %dKB\n",
            tag->u.mem.start, tag->u.mem.size / 1024);
        return -EINVAL;
    }
    arm_add_memory(tag->u.mem.start, tag->u.mem.size);
    return 0;
}
 
__tagtable(ATAG_MEM, parse_tag_mem32);

在内核中，物理内存的起始地址和大小存放在一个struct meminfo meminfo的全局变量中：

struct meminfo {
    int nr_banks;
    struct membank bank[NR_BANKS];
};

struct membank {
    unsigned long start;
    unsigned long size;
    int node;
};

nr_banks表示内核总共管理了多少个bank。

struct membank记录了内核中各个bank的信息，start表示起始地址，size表示此bank的大小，node表示此bank属于哪个内存结点。

Linux内核可以管理多个不连续的物理内存，每段连续的物理内存的大小和起始地址存在一个struct membank结构体中，有多少段物理内存，就有多少个bank。

parse_tag_mem32解析在uboot中建立的关于内存的tag，把其中的物理内存地址和大小填充到bank中。

二、解析从uboot传递过来的boot_command_line(在parse_cmdline函数中解析)。

boot_command_line命令行是在uboot的fix_bootargs()函数里建立的。即在uboot中看到的bootargs的环境变量

static void fix_bootargs(char *cmdline)
{
….……
    /* fix "mem=" params */
    p = strstr(cmdline,"mem=");
    if(!p) {
        sprintf(args," mem=%dM",gd->bd->bi_dram[0].size/0x200000);
        strcat(cmdline,args);
    }
……………
}

在内核中是通过early_mem()来解析boot_command_line中有关内存大小的参数行的。

static void __init early_mem(char **p)
{
    static int usermem __initdata = 0;
    unsigned long size, start;
 
    /*
     * If the user specifies memory size, we
     * blow away any automatically generated
     * size.
     */
    if (usermem == 0) {
        usermem = 1;
        meminfo.nr_banks = 0;
    }
 
    start = PHYS_OFFSET;
    size = memparse(*p, p);
    if (**p == '@')
        start = memparse(*p + 1, p);
 
    arm_add_memory(start, size);
}
__early_param("mem=", early_mem);

该函数解析从uboot传递进来的boot_command_line命令行参数中以“mem=”开头的命令行，如果boot_command_line中有以“mem=”开头的命令行，就调用该函数解析“mem=”之后的关于内存的信息，

把内存的大小写到对应的bank中去，内存的基地址在此处是一个默认值。如果有两段不连续的物理内存，可以在boot_command_line中设置如下内容即可：

mem=72M@0xe2000000 mem=128M@0xe8000000

在此处，定义了static int usermem __initdata = 0，从而设置meminfo.nr_banks = 0，这样把前面解析uboot的tag所赋值的bank内容又重写了，所以相当于前面解析tag的操作没有生效，起作用的还是此处的解析boot_command_line的操作。

三、以上是内核启动过程中所做的两次解析内存参数的操作，在实际应用中需要修改linux内存大小时可以采取相应的方法：

1、 修改uboot中内存相关的tags或者bootargs的命令行参数。这种做法虽然可以修改linux管理的内存的大小，但是由于要修改uboot，这样会对产品生产中增加困难，而且bootloader在原则上是要尽量少做改动，防止由于修改bootloader造成板子无法启动等问题，所以此方法不推荐使用。

2、 通过在解析boot_command_line之前修改其中的”mem=”之后的相关内容来修改linux所管理的内存大小，这样可以做到不同产品间的兼容性，而且后续的产品升级等方面也比较简单容易操作。

在海思平台上实现了这种做法。

void __init hikio_fix_meminfo(char *cmdline,struct meminfo *mi)
{
……………….
    strcpy(p,p+8);
    strcat(cmdline," mem=72M");
    mi->bank[0].size = 72*0x100000;
}

然后在解析cmdline之前执行此函数。
hikio_fix_meminfo(from,&meminfo);/* wangqian fix for cost-down boards*/

memcpy(boot_command_line, from, COMMAND_LINE_SIZE);

boot_command_line[COMMAND_LINE_SIZE-1] = '\0';

parse_cmdline(cmdline_p, from);

这种方法可以很方便的根据不同的产品型号修改内存的大小，而且只需要修改内核部分，不用去对uboot进行改动，所以是最方便快捷的方式。

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