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

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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
5. 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）
7. 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
8. mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer);
9. if (!mdesc)
10. 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。
11. machine_desc = mdesc;
12. 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
13. if (mdesc->soft_reboot)
14. 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
15. init_mm.start_code = (unsigned long) _text;
16. init_mm.end_code = (unsigned long) _etext;
17. init_mm.end_data = (unsigned long) _edata;
18. 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
19. /* 同时填充cmd_line以备后用, 保护boot_command_line数据 */
20. strlcpy(cmd_line, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);
21. *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。
22. 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）
    2. 其中就分析了mem=size@start参数初始化了struct meminfo meminfo;
    3. 同时如果有vmalloc=size参数也会初始化 vmalloc_min
    4. 参考：《Linux内核高-低端内存设置代码跟踪（ARM构架）》
    5. 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。
    6. 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. };
    7. 两种不同的参数在内核中用了不同的宏来定义：
    8. early： #define early_param(str, fn) \
    9. __setup_param(str, fn, fn, )
    10. 非early： #define __setup(str, fn) \
    11. __setup_param(str, fn, fn, )
    12. 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。
23. 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
24. 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。
25.     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！
26. 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。
28. 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
29. #ifdef CONFIG_SMP
30. if (is_smp())
31. smp_init_cpus();
32. #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
33. 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。
34. cpu_init();

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    1. 初始化一个CPU，并设置一个per-CPU栈
35. tcm_init();

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    1. 初始化ARM内部的TCM（紧耦合内存）。
    2. 参考资料：《对ARM紧致内存TCM的理解》
    3. ARM官网也有介绍文档
36. #ifdef CONFIG_MULTI_IRQ_HANDLER
37. handle_arch_irq = mdesc->handle_irq;
38. #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。
40. #ifdef CONFIG_VT
41. #if defined(CONFIG_VGA_CONSOLE)
42. conswitchp = &vga_con;
43. #elif defined(CONFIG_DUMMY_CONSOLE)
44. conswitchp = &dummy_con;
45. #endif
46. #endif
47. early_trap_init();

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    1. 对中断向量表进行早期初始化
49.     if (mdesc->init_early)
    
50.         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。
51. }

 

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;
4. /*
5. * 在支持处理器列表中定位处理器
6. * 连接器为我们创建这个列表，从                                                                              * arch/arm/mm/proc-*.S中的入口
7. */
8. list = lookup_processor_type(read_cpuid_id());
9. if (!list) {
10. printk("CPU configuration botched (ID %08x), unable "
11. "to continue.\n", read_cpuid_id());
12. while (1);
13. }

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

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

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

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    1. 初始化ARM核中的缓存
41. 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。
42. }