Linux核心初始化步驟（二）
參考了http://www.360doc.com/content/16/0626/14/19351147_570866376.shtml和
https://blog.csdn.net/qing_ping/article/details/17351541的內容
setup_arch()是start_kernel階段的函式，它是體系結構相關的，具體編譯哪個體系的setup_arch()函式，由頂層Makefile中的ARCH變數決定：它首先通過檢測出來的處理器型別進行處理器核心的初始化，然後通過bootmem_init()函式根據系統定義的meminfo結構進行記憶體結構的初始化，最後呼叫paging_init()開啟MMU，建立核心頁表，對映所有的實體記憶體和IO空間。
__init setup_arch(char **cmdline_p) { /*核心通過machine——desc結構體來控制系統體系結構相關部分的初始化。 machine_desc結構體通過MACHINE_START巨集來初始化，在程式碼中，通過 呼叫setup_machine_fdt來獲取。*/ struct machine_desc *mdesc; /*首先從arm暫存器裡面取得cpu ID，然後呼叫lookup_processor_type來取得proc_info_list 這個結構體。取得proc_info_list以後，將裡面的內容一個個賦值給相應的全域性變數，然後將 cpu的資訊打印出來。然後它會從arm暫存器裡面獲得cache的資訊，並將cache的資訊打印出來*/ setup_processor(); /*__atags_pointer,定義在彙編檔案arch/arm/kernel/head-common.S中，由arm暫存器r2儲存要 傳遞給核心的引數的地址，定義變數__atags_pointer儲存這個地址，即__atags_pointer儲存了 uboot要傳遞給核心引數的地址*/ mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer); if (!mdesc) mdesc = setup_machine_tags(machine_arch_type); machine_desc = mdesc; machine_name = mdesc->name; /*分配可以用於DMA的區域，這部分割槽域不通過MMU進行對映*/ #ifdef CONFIG_ZONE_DMA if (mdesc->dma_zone_size) { extern unsigned long arm_dma_zone_size; arm_dma_zone_size = mdesc->dma_zone_size; } #endif /*通過struct machine_desc中的soft_reboot資料來設定重啟型別*/ if (mdesc->restart_mode) reboot_setup(&mdesc->restart_mode); /*通過連結指令碼中得到的Linux程式碼位置資料來初始化一個mm_struct結構體init_mm中的 部分資料，每一個任務都有一個mm_struct結構以管理記憶體空間，init_mm是核心自身的 mm_struct*/ init_mm.start_code = (unsigned long) _text; init_mm.end_code = (unsigned long) _etext; init_mm.end_data = (unsigned long) _edata; init_mm.brk = (unsigned long) _end; /* populate cmd_line too for later use, preserving boot_command_line */ /*同時填充cmd_line以備後用，保護boot_command_line資料*/ strlcpy(cmd_line, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE); *cmdline_p = cmd_line; /*處理在struct obs_kernel_param中定義的early啟動引數（主要是記憶體配置部分的引數） 其中就分析了[email protected]引數初始化了struct meminfo meminfo; 同時如果有vmalloc=size引數也會初始化vmalloc_min; 這裡需要注意的是核心的cmdline中引數按照其被需要的先後，分為early和非early的。 include/linux/init.h; struct obs_kernel_param{ const char *str;//在cmdline中相應引數名 int（*setup_func)(char*);//對於此引數的專用處理函式 int early;//是否為早期需要處理的函式 }; 兩種不同的引數在核心中用了不同的巨集來定義： early：#define early_param(star,fn) \ __setup_param(str,fn,fn,1) 非early:#define __setup(str,fn) \ __setup_param(str,fn,fn,0) */ parse_early_param(); sort(&meminfo.bank, meminfo.nr_banks, sizeof(meminfo.bank[0]), meminfo_cmp, NULL); sanity_check_meminfo(); arm_memblock_init(&meminfo, mdesc); paging_init(mdesc); request_standard_resources(mdesc); if (mdesc->restart) arm_pm_restart = mdesc->restart; unflatten_device_tree(); #ifdef CONFIG_SMP if (is_smp()) smp_init_cpus(); #endif /*用於核心崩潰時的保留核心。此功能通過核心command line 引數中的“crashkernel=”保留下 來的記憶體用於主記憶體崩潰時獲取核心資訊的匯出*/ reserve_crashkernel(); /*初始化arm內部的TCM（緊耦合記憶體）*/ tcm_init(); #ifdef CONFIG_MULTI_IRQ_HANDLER handle_arch_irq = mdesc->handle_irq; #endif #ifdef CONFIG_VT #if defined(CONFIG_VGA_CONSOLE) conswitchp = &vga_con; #elif defined(CONFIG_DUMMY_CONSOLE) conswitchp = &dummy_con; #endif #endif early_trap_init(); if (mdesc->init_early) mdesc->init_early(); }
這個函式的主要作用是uboot向核心傳遞引數，下面我們就來看看這個過程。先看看uboot給核心傳遞的的引數是什麼樣的東西，在arch/arm/include/asm/setup.h檔案中的struct tag 結構體：
struct tag {
struct tag_header hdr;
union {
struct tag_core core;
struct tag_mem32 mem;
struct tag_videotext videotext;
struct tag_ramdisk ramdisk;
struct tag_initrd initrd;
struct tag_serialnr serialnr;
struct tag_revision revision;
struct tag_videolfb videolfb;
struct tag_cmdline cmdline;
/*
* Acorn specific
*/
struct tag_acorn acorn;
/*
* DC21285 specific
*/
struct tag_memclk memclk;
} u;
};
uboot傳遞給核心的引數，都是一個個對裝置引數的描述，用於核心進行相應的初始化，下面一步步看核心是怎麼接收uboot引數的，在setup_machine_tags函式中首先定義struct tag*型指標變數tags:
struct tag *tags = (struct tag *)&init_tags;
tags就是核心uboot引數的東西！
init_tags是個全域性靜態變數，在/arch/arm/kernel/setup.c檔案中定義如下：
static struct init_tags {
struct tag_header hdr1;
struct tag_core core;
struct tag_header hdr2;
struct tag_mem32 mem;
struct tag_header hdr3;
} init_tags __initdata = {
{ tag_size(tag_core), ATAG_CORE },
{ 1, PAGE_SIZE, 0xff },
{ tag_size(tag_mem32), ATAG_MEM },
{ MEM_SIZE },
{ 0, ATAG_NONE }
};
在定義結構體init_tags的同時聲明瞭靜態全域性變數init_tags,繼續往下看：
/*
* locate machine in the list of supported machines.
*/
for_each_machine_desc(p)
if (nr == p->nr) {
printk("Machine: %s\n", p->name);
mdesc = p;
break;
}
對應於啟動過程中打印出的這條語句：
[ 0.000000] Machine: DaVinci DA850/OMAP-L138/AM18x EVM
再往下看：
if (__atags_pointer)
tags = phys_to_virt(__atags_pointer);
else if (mdesc->atag_offset)
tags = (void *)(PAGE_OFFSET + mdesc->atag_offset);
這裡根據情況判斷tags接收uboot引數的來源,if中說明來源是uboot傳遞，else if 說明是由核心部分的程式碼（即程式碼寫死，不是從uboot）；
先看看這個__atags_pointer是什麼：
__atasg_pointer，定義在彙編檔案arch/arm/kernel/head-common.S的__switch_data子程式，在核心程式碼源頭.stext執行前，由arm暫存器r2儲存要傳遞給核心的引數的指標，當stext執行到子程式__switch_data時，定義變數__atags_pointer儲存這個地址，即__atags_pointer儲存了uboot要傳遞給核心的引數的地址，所以這裡讓tags獲取__atags_pointer轉換後的虛擬地址，即可訪問。
再接著看核心程式碼如何使用這些引數，如下：
/*
* If we have the old style parameters, convert them to
* a tag list.
*/
if (tags->hdr.tag != ATAG_CORE)
convert_to_tag_list(tags);
#endif
if (tags->hdr.tag != ATAG_CORE) {
#if defined(CONFIG_OF)
/*
* If CONFIG_OF is set, then assume this is a reasonably
* modern system that should pass boot parameters
*/
early_print("Warning: Neither atags nor dtb found\n");
#endif
tags = (struct tag *)&init_tags;
}
結合本文最前面的struct tags結構體，它的第一個成員如下：
struct tag_header hdr；
struct tag_header hdr的成員tag,如果不等於巨集ATAG_CORE的值，說明是舊式的引數，需要轉換成新格式的引數，所以呼叫convert_to_tag_list；如果轉換後依然是舊格式的，那麼就設法使用這個引數了，改為使用預設引數，就是本文開始時描述的哪個init_tags靜態全域性變數。
因此這部分內容基本不需要看，因為一個正常的uboot是不會傳遞舊格式的引數。
後面的fixup部分，用於核心固定寫死的meminfo,而不是由uboot傳遞引數配置memeinfo，很少有使用fixup成員寫死meminfo的情況。
回到主線，看下面的程式碼：
if (tags->hdr.tag == ATAG_CORE) {
if (meminfo.nr_banks != 0)
squash_mem_tags(tags);
save_atags(tags);
parse_tags(tags);
}
首先全域性變數meminfo在這個時候還沒有被初始化，其用於指示實體記憶體bank個數的成員nr_banks肯定為0，繼續往下看，save_atags將把tags裡的內容拷貝給全域性變數atags_copy,重點是下面的parse_tags:
觀察parse_tags函式的實現，先要搞懂tags指標變數裡面的內容是什麼，tags指標變數實際指向了多個的struct tags型變數，觀察struct tags結構體即可發現，它是一個struct tags_header加一個聯合的結構，再看parse_tags的實現，它就是對每個它指向的struct tags型變數呼叫函式parse_tag,這個函式實際解析struct tags型變數，下面是它的實現：
/*
* Scan the tag table for this tag, and call its parse function.
* The tag table is built by the linker from all the __tagtable
* declarations.
*/
static int __init parse_tag(const struct tag *tag)
{
extern struct tagtable __tagtable_begin, __tagtable_end;
struct tagtable *t;
for (t = &__tagtable_begin; t < &__tagtable_end; t++)
if (tag->hdr.tag == t->tag) {
t->parse(tag);
break;
}
return t < &__tagtable_end;
}
先看“extern struct tagtable __tagtable_begin, __tagtable_end;”，這是在連結指令碼/arch/arm/kernel/vmlinux.lds中定義的，並且是卡住某一程式碼段便於給C函式呼叫：
首先看這兩個變數在哪裡定義，卡住了哪部分內容：
可見是卡住了“.taglist.init”段的全部內容，下面再來分析這個段裡面包含了哪些東西，下面的內容定義在arch/arm/include/asm/setup.h檔案中：
#define __tag __used __attribute__((__section__(".taglist.init")))
#define __tagtable(tag, fn) \
static const struct tagtable __tagtable_##fn __tag = { tag, fn }
第一行的意思是：巨集__tag,定義為__used attribute((section(".taglist.init")));
第二三行的意思是：定義巨集 __tagtable(tag, fn)為static const struct tagtable _tagtable##fn _tag = { tag, fn }，意思是:在".taglist.init"段中，建立struct tagtagble的靜態變數__tagtable##fn(fn是什麼由引數指定，後面的__tag起變數描述符的作用，它真正指定了這個靜態變數是在“.taglist.inti"段中連結），並賦初值，賦的值就是巨集函式定義時的引數tag和fn.
說白了，就是以__tagtable(tag,fn)形式定義的巨集，實際是在”.taglist.init”段中，建立struct tagtable的靜態變數，並賦初值給這個變數，賦的值就是這個巨集的兩個引數tag和fn。
在arch/arm/kernel/setup.c、arch/arm/mm/init.c檔案中，定義了很多__tagtable(XXX，XXX)這樣的巨集，這些巨集就是解析uboot傳遞給核心的引數用的（當然不僅它們解析，後面還有別的程式碼解析），現在回到parse_tag函式，應該很好理解了，它對傳遞進來的引數，利用__tagtable_begin和__tagtable_end，使用所有的__tagtable(tag,fn)對其進行遍歷，一旦發現__tagtable(tag,fn)的tag和傳遞進來的引數的引數頭tag(即struct tags_header的tag成員）一樣，就用該__tagtable(tag,fn)的fn即解析函式進行解析，我們的omap138(davinci)裝置的實現一共定義了9個這樣的__tagtable(tag,fn),列舉如下：
下面描述兩個比較重要的函式：
parse_tag_mem32:
這個是初始化meminfo即讓核心瞭解裝置的實體記憶體情況的，它將呼叫函式arm_add_memory，引數就是uboot傳遞的相應引數的mem結構，包括start成員和size成員即實體記憶體起始地址和記憶體大小，arm_add_memory把兩個引數寫進meminfo的bank中，並更新bank個數值nr_banks.
static int __init parse_tag_mem32(const struct tag *tag)
{
return arm_add_memory(tag->u.mem.start, tag->u.mem.size);
}
parse_tag_cmdline
它把uboot傳遞的“命令列引數”賦給靜態全域性變數default_command_line，這個變數的作用可以從下面的分析中看到，先看看這裡的davinci裝置的情況：
console=ttyS1,115200n8 [email protected] [email protected] eth=02:02:30:30:97:81 da850-panel=TL070A da850-emac=mii root=ubi0_0 ubi.mtd=4,2048 rootfstype=ubifs
再來看看這個函式的內部所呼叫的函式：
strlcpy(default_command_line, tag->u.cmdline.cmdline,
COMMAND_LINE_SIZE);
現在就明白這個default_command_line的作用了，這裡只是將從uboot傳來的cmdline拷貝到這個變數中去，後面還有其他程式碼進一步解析它。
總之，對於uboot向核心傳遞引數，需要理解的 一個是核心對uboot所傳引數的接收，解析的機制和方法，另外需要了解下所解析和操作的內容。