linux内核启动解析（二）
发布时间：2012-4-1 09:55
发布者：李宽
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linux
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freshtree 1.1 __lookup_processor_type() 话说内核映像解压后，又跳到c0008000这个地址。这个地址指向内核代码的什么地方，我们肯定很想知道。在arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S中，可以发现这样的代码： SECTIONS { #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL . = XIP_VIRT_ADDR(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR); #else . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET; #endif .text.head : { _stext = .; _sinittext = .; *(.text.head) } … } 一般内核都不配置成XIP方式的，所以这段脚本等同于： SECTIONS { . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET; .text.head : { _stext = .; _sinittext = .; *(.text.head) } … } 这段脚本告诉我们SECTIONS的起始地址是 .text.head的起始地址_stext，且 _stext= PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET; PAGE_OFSET在.config文件中设置： PAGE_OFFSET=0xC0000000; TEXT_OFFSET在主目录下的Makefile文件中设置： textofs-y := 0x00008000 TEXT_OFFSET := $(textofs-y) 结合arch/arm/kernel/head.S，会发现如下代码： .section ".text.head", "ax" ENTRY(stext) msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode @ and irqs disabled mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ get processor id bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cupid … ENDPROC(stext) 第一句代码的意思是表示下面的内容都属于.text.head 段的，”ax”表示这段内容是可分配且可执行的(allocable and executable) 。 所以c0008000处放的代码就是stext的入口地址。接下来的 msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE 就是把fiq_mask(快速中断屏蔽位)和irq_mask(快速中断屏蔽位)都置位，同时把处理器模式设置为svc模式。这就是要告诉闲杂人等不要来打扰，这里要办重要的事。cpsr_c 代表当前状态寄存器；鉴于当前状态寄存器的重要性，arm特意开发了msr指令，专门用来设置当前状态寄存器。 mrc p15, 0, r9, c0, c0 是将协处理器cp15 c0的值赋值到r9中。接下来的 bl __lookup_processor_type 是长跳转到__lookup_processor_type，查看processor ID是否被内核支持。 __lookup_processor_type: adr r3, 3f ldmda r3, {r5 - r7} sub r3, r3, r7 @ get offset between virt&phys add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to add r6, r6, r3 @ physical address space 1: ldmia r5, {r3, r4} @ value, mask and r4, r4, r9 @ mask wanted bits teq r3, r4 beq 2f add r5, r5, #PROC_INFO_SZ @ sizeof(proc_info_list) cmp r5, r6 blo 1b mov r5, #0 @ unknown processor 2: mov pc, lr ENDPROC(__lookup_processor_type) adr是条伪指令，作用就是把标号为3位置的地址赋值给r3寄存器。3后面加f是表示这是个长距离(far)的标号。有同学可能就要问了，ldr也能起到这个作用，为什么不用ldr？首先 ldr r3, 3f取的是标号3这个地址的内容，而不是地址本身；其次，可以用ldr r3,=3f来取地址本身，但这是一个绝对地址；而adr取得的是相对地址。如果要保证程序在任何内存都能运行，就必须保证代码是地址无关的，也就是PIC（position independent code）。显然adr伪指令很对PIC的胃口，它的取相对地址方式符合PIC的设定。 .long __proc_info_begin .long __proc_info_end 3: .long . .long __arch_info_begin .long __arch_info_end 我们接着往下看。 ldmda r3, {r5 - r7} sub r3, r3, r7 @ get offset between virt&phys add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to add r6, r6, r3 @ physical address space 1: ldmia r5, {r3, r4} @ value, mask and r4, r4, r9 @ mask wanted bits teq r3, r4 beq 2f add r5, r5, #PROC_INFO_SZ @ sizeof(proc_info_list) cmp r5, r6 blo 1b mov r5, #0 @ unknown processor 2: mov pc, lr ldmada r3,(r5-r7) 是把标签3所指的地址的内容（也就是标签3的虚拟地址）赋值给r7,把比标签3所指的地址小4的地址的内容（也就是__proc_info_end）赋值给r6，把比标签3所指的地址小8的地址的内容（__proc_info_begin）赋值给r5。这里的虚拟地址是线性逻辑地址，它和物理地址之间有着一一映射关系。因为__proc_info_begin 和__proc_info_end都是虚拟地址，此时我们MMU还没有打开，就必须要使用物理地址。这就需要我们先把它们转换为物理地址。接下来的三句代码就是完成这样的工作。 __proc_info_begin和__proc_info_end是在vlinux.lds.S中定义的。 __proc_info_begin = .; *(.proc.info.init) __proc_info_end = .; 这说明在__proc_info_begin和__proc_info_end之间的是所有的.proc.info.init段。我们可以在arch/arm/mm/proc_*.S中找到相应的.proc.info.init段。Smdk6410属于armv6，我们可以在proc_v6.S找到armv6处理器的id和id掩码。 之后的代码就是把处理器的id和id掩码赋值到r3,r4中；把r9与处理器掩码做与操作，然后与处理器id(r3)比较，看是否相等；如不相等，就取下一个处理器id进行比较；如果到最后都没有处理器id相符，就将r5赋值为0： 1: ldmia r5, {r3, r4} @ value, mask and r4, r4, r9 @ mask wanted bits teq r3, r4 beq 2f add r5, r5, #PROC_INFO_SZ @ sizeof(proc_info_list) cmp r5, r6 blo 1b mov r5, #0 @ unknown processor 2: mov pc, lr 最后一句是跳出__lookup_processor_type函数。跳出之后会对处理器id是否有效做一个判断；如果不是有效的处理器，就进行相应的错误处理；如果是有效的处理器，就进行机器类型查找： movs r10, r5 @ invalid processor (r5=0)? beq __error_p @ yes, error 'p' bl __lookup_machine_type @ r5=machinfo |
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