BootLoader與Linux內核的參數傳遞

4. 內核接收參數

下面從基于ARM體系結構的zImage 映像啟動來分析Linux 內核是怎樣接收BootLoader傳遞過來的內核參數，zImage 啟動過程如下圖所示。

(圖有時間再畫)

在文件 arch/arm/boot/compressed/head.S[2]中 start 為zImage 的起始點，部分代碼如下：

start:

mov r7, r1

mov r8, r2

…...

mov r0, r4

mov r3, r7

bl decompress_kernel

b call_kernel

call_kernel：

……

mov r0, #0

mov r1, r7

mov r2, r8

mov pc, r4

首先將BootLoader 傳遞過來的r1(機器編號)、r2(參數鏈表的物理地址)的值保存到r7、r8 中，再將r7 作為參數傳遞給解壓函數decompress_kernel()。在解壓函數中，再將r7 傳遞給全局變量__machine_arch_type。在跳到內核(vmlinux)入口之前再將r7，r8 還原到r1，r2 中。

在文件 arch/arm/kernel/head.S[2]中，內核(vmlinux)入口的部分代碼如下：

stext：

mrc p15, 0, r9, c0, c0

bl __lookup_processor_type

………

bl __lookup_machine_type

首先從處理器內部特殊寄存器(CP15)中獲得ARM 內核的類型，從處理器內核描述符(proc_info_list)表(__proc_info_begin—__proc_info_end)中查詢有無此ARM 內核的類型，如果無就出錯退出。處理器內核描述符定義在 include/asm-arm/procinfo.h[2]中，具體的函數實現在 arch/arm/mm/proc-xxx.S[2]中，在編譯連接過程中將各種處理器內核描述符組合成表。接著從機器描述符(machine_desc)表(__mach_info_begin—__mach_info_end)中查詢有無r1 寄存器指定的機器編號，如果沒有就出錯退出。機器編號mach_type_xxx 在arch/arm/tools/mach-types[2]文件中說明，每個機器描述符中包括一個唯一的機器編號，機器描述符的定義在 include/asm-arm/mach/arch.h[2]中，具體實現在 arch/arm/mach-xxxx[2]文件夾中，在編譯連接過程中將基于同一種處理器的不同機器描述符組合成表。例如，基于AT91RM9200 處理器的各種機器描述符可以參考 arch/arm/mach-at91rm9200/board-xxx.c[2]，機器編號為262 的機器描述符如下所示：

MACHINE_START(AT91RM9200DK, Atmel AT91RM9200-DK)

/* Maintainer: SAN People/Atmel */

.phys_io = AT91_BASE_SYS,

.io_pg_offst = (AT91_VA_BASE_SYS >> 18) 0xfffc,

.boot_params = AT91_SDRAM_BASE + 0x100,

.timer = at91rm9200_timer,

.map_io = dk_map_io,

.init_irq = dk_init_irq,

.init_machine = dk_board_init,

MACHINE_END

最后就是打開MMU，并跳轉到 init/main.c[2]的start_kernel(初始化系統。在 init/main.c[2] 中，函數start_kernel()的部分代碼如下：

{

……

setup_arch();

……

}

在 arch/arm/kernel/setup.c[2]中，函數setup_arch()的部分代碼如下：

{

……

setup_processor();

mdesc=setup_machine(machine_arch_type);

……

parse_tags(tags);

……

}

setup_processor()函數從處理器內核描述符表中找到匹配的描述符，并初始化一些處理器變量。setup_machine()用機器編號(在解壓函數decompress_kernel 中被賦值)作為參數返回機器描述符。從機器描述符中獲得內核參數的物理地址，賦值給tags 變量。然后調用parse_tags()函數分析內核參數鏈表，把各個參數值傳遞給全局變量。這樣內核就收到了BootLoader 傳遞的參數。

5. 參數傳遞的驗證和測試

參數傳遞的結果可以通過內核啟動的打印信息來驗證。

Machine: Atmel AT91RM9200-DK

……

Kernel command line: console=ttyS0,115200 root=/dev/ram rw init=/linuxrc

……

Memory: 64MB = 64MB total

……

checking if image is initramfs...it isn''t (no cpio magic); looks like an initrd

Freeing initrd memory: 1024K

……

RAMDISK: Compressed image found at block 0

一個完備的BootLoader 是一個很復雜的工程，本文所介紹的只是嵌入式系統的BootLoaer 基本功能。任何一個BootLoader 都離不開這個基本功能，內核只有接收這些參數才能正確地啟動,同時也為內核的移植和調試奠定了良好的基礎。