ARM Linux從入口到Start_kernel代碼分析 - (1)

1. Boot loader在跳轉到kernel之前，必須完成

(1). CPU必須處于SVC(supervisor)模式,并且IRQ和FIQ中斷都是禁止的;
(2). MMU(內存管理單元)必須是關閉的, 此時虛擬地址對物理地址;
(3). 數據cache(Data cache)必須是關閉的
(4). 指令cache(Instruction cache)可以是打開的,也可以是關閉的,這個沒有強制要求;
(5). CPU 通用寄存器0 (r0)必須是 0;
(6). CPU 通用寄存器1 (r1)必須是 ARM Linux machine type (關于machine type, 我們后面會有講解)
(7). CPU 通用寄存器2 (r2) 必須是 kernel parameter list 的物理地址

(parameter list 是由boot loader傳遞給kernel,用來描述設備信息屬性的列表,詳細內容可參考"Booting ARM Linux"文檔).

2. 幾個重要的宏

宏 位置 默認值 說明
KERNEL_RAM_ADDR arch/arm/kernel/head.S +26 0xc0008000 kernel在RAM中的的虛擬地址
PAGE_OFFSETinclude/asm-arm/memeory.h +50 0xc0000000 內核空間的起始虛擬地址
TEXT_OFFSET arch/arm/Makefile +137 0x00008000 內核相對于存儲空間的偏移
TEXTADDR arch/arm/kernel/head.S +49 0xc0008000 kernel的起始虛擬地址
PHYS_OFFSETinclude/asm-arm/arch-xxx/memory.h 平臺相關 RAM的起始物理地址

3. 代碼分析

下面我們將arm linux boot的主要代碼列出來進行一個概括的介紹,然后,我們會逐個的進行詳細的講解.

在arch/arm/kernel/head.S中 72 - 94 行,是arm linux boot的主代碼:

00072: ENTRY(stext)
00073: msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode
00074: @ and irqs disabled
00075: mrc p15, 0, r9, c0, c0 @get processor id
00076: bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid
00077: movs r10, r5 @ invalid processor (r5=0)?
00078: beq __error_p @ yes, error p
00079: bl __lookup_machine_type@ r5=machinfo
00080: movs r8, r5 @ invalid machine (r5=0)?
00081: beq __error_a @ yes, error a
00082: bl __create_page_tables
00083:
00084:
00091: ldr r13, __switch_data @ address to jump to after
00092: @ mmu has been enabled
00093: adr lr, __enable_mmu @ return (PIC) address
00094: add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC
其中,73行是確保kernel運行在SVC模式下,并且IRQ和FIRQ中斷已經關閉,這樣做是很謹慎的.

arm linux boot的主線可以概括為以下幾個步驟:
1. 確定 processor type (75 - 78行)
2. 確定 machine type (79 - 81行)
3. 創建頁表 (82行)
4. 調用平臺特定的__cpu_flush函數 (在struct proc_info_list中) (94 行)
5. 開啟mmu (93行)
6. 切換數據 (91行)

最終跳轉到start_kernel (在__switch_data的結束的時候,調用了 b start_kernel)

下面,我們按照這個主線,逐步的分析Code.