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标题: linux2.3.22.6内核启动第二阶段（start_kernel函数主要流程） [打印本页]

作者: yuyang911220 时间: 2017-2-20 19:09 标题: linux2.3.22.6内核启动第二阶段（start_kernel函数主要流程）

一、前言
UBOOT在特定内存处（ 0x30000100）以TAG格式设置好的参数传给了内核，内核当然是要去处理的。之前对于怎么处理一点概念也没有，以至于碰到的许多问题不知道去哪里解决，看了韦东山老师视频关于内核的讲解之后，柳暗花明又一村啊。对内核关于参数的处理，有了很明确的概念与方向，下面及时整理出一点心得，语言表达的不好，勿喷哈。
下面是韦东山老师在课程中对于内核启动的目的，很形象的描述
1、内核启动的终极目的就是运行应用程序，Windows的应用程序一般放在C盘、D盘中，
而我们LIUNUX的应用程序放在根文件系统中，所以内核想运行应用程序就得
首先挂载根文件系统。
[size=14.0000pt]2、之前U-boot辛辛苦苦的设置了一些参数，例如机器ID和以TAG格式存储在地址bi_boot_params开始处，并且以setup_start_tag (bd);开始，以setup_end_tag (bd)结束的参数，（主要就是这两块了）。UBOOT将这些参数传递给内核，内核除了挂载跟文件系统外首先得处理这些参数吧（要不然多对不起U-BOOT啊）。
二、内核2大任务的处理
下面开始正题
首先宏观上大体说一下内核是处理UBOOT传递过来的参数的，以便对处理过程有个整体的“鸟瞰式”的理解。内核对于参数的处理个人理解为：整体上分为2大块：
[size=14.0000pt]（1）机器ID，这个参数的处理主要在Head.s阶段中的__lookup_machine_type函数中处理。
[size=14.0000pt]（2）对于TAG式参数的处理。这一块又分为两步处理。首先是对参数中非bootargs参数的处理及对bootargs参数的处理。也就是说内核对于存放在0x30000100中的参数处理时，bootargs这部分参数是单独拿出来处理的。
下面详细记录内核的C语言部分启动的主要流程，重点记录，内核处理参数的2大块，及挂载根文件系统、挂载根文件系统后启动的第一个应用程序。start_kernel是内核启动后运行的第一个C语言程序，在这里面调用了许多函数，其实大多函数我们没有必要去了解（因为内核太庞大了，等到我们需要时再仔细分析）这里主要针对任务1和2记录内核流程。
smp_setup_processor_id();
//这个函数现在是空的；
lockdep_init();
//Runtime  locking correctness validator, see Documentation/lockdep_design.txt
debug_objects_early_init();
cgroup_init_early();
//Control group, read Documentation/cgroup.txt
local_irq_disable();
early_boot_irqs_off();
early_init_irq_lock_class();
/* 基本上面几个函数就是初始化lockdep和cgroup，然后禁止IRQ，为后续的运行
创造条件 */
lock_kernel();
/* 看这个函数的之前我们首先来了解一段知识，linux kernel默认是支持
preemption(抢占)的。在SMP环境下为了实现kernel的锁定，kernel使用了一个
BKL(big kernel lock)的概念，在初始化的过程中先锁定这个BKL，然后再继续
进行其他启动或者初始化过程，这样就可以防止启动过程中被中断，执行到
res_init以后，kernel会释放这个锁，这样就确保了整个start_kernel过程都
不会被抢占或者中断。由此我们可以看到这主要是针对多处理器而言的，实际
上如果只有一个处理器的话它也不会被中断或者被抢占。 */
tick_init();
      //和时钟相关的初始化，好像是注册notify事件，没有仔细研究过
  boot_cpu_init();
      //这个实际上是在SMP环境下选择CPU，这里直接CPUID选择的是0号cpu
page_address_init();
      //初始化high memory，在arm环境下实际上这个函数是空的，也就是说arm
      不支持high memory
      printk(KERN_NOTICE);
      printk(linux_banner);
      //这里的KER_NOTICE是字符串<5>，不太明白它的意思。。。
      后面的linux_banner定义在kernel/init/version.c里面，
      这里的printk是门高深的学问，（根据韦老师所讲，这个函数不直接打印
      输出，而是首先把他放到缓存里免去，等到初始化完console_init后
      再打印输出）
setup_arch(&command_line);
重量级函数，贴出代码一一分析
void __init setup_arch(char **cmdline_p)
{
      struct tag *tags = (struct tag *)&init_tags;
      struct machine_desc *mdesc;
      char *from = default_command_line;
      setup_processor();//该函数其实就是调用第一阶段head.s中的函数
      //lookup_processor_type
      mdesc = setup_machine(machine_arch_type);
      //该函数其实就是调用第一阶段head.s中的函数lookup_machine_type
      //将查找到的对应的机器型号的信息保存在结构体mdesc中，mdesc结构体代码此处也贴出来：
struct machine_desc {
      /*
      * Note! The first four elements are used
      * by assembler code in head-armv.S
      */
      unsigned int             nr;             /* architecture number       */
      unsigned int             phys_io;       /* start of physical io       */
      unsigned int             io_pg_offst;       /* byte offset for io
                                             * page tabe entry       */
      const char             *name;             /* architecture name       */
      unsigned long             boot_params;       /* tagged list             */
      unsigned int             video_start;       /* start of video RAM       */
      unsigned int             video_end;       /* end of video RAM       */
      unsigned int             reserve_lp0 :1;       /* never has lp0       */
      unsigned int             reserve_lp1 :1;       /* never has lp1       */
      unsigned int             reserve_lp2 :1;       /* never has lp2       */
      unsigned int             soft_reboot :1;       /* soft reboot             */
      void                      (*fixup)(struct machine_desc *,
                                       struct tag *, char **,
                                       struct meminfo *);
      void                      (*map_io)(void);/* IO mapping function       */
      void                      (*init_irq)(void);
      struct sys_timer       *timer;             /* system tick timer       */
      void                      (*init_machine)(void);
};看到了吧，其中就有成员unsigned long             boot_params;       /* tagged list             */
这里面方的就是存放参数的地址啊！！！

      machine_name = mdesc->name; //给全局变量machine_name赋值
      if (mdesc->soft_reboot) //设置reboot方式，默认是硬启动
            reboot_setup("s");
      if (mdesc->boot_params)
            tags = phys_to_virt(mdesc->boot_params);//将参数的物理地址转化为虚拟地址
      /*
      * If we have the old style parameters, convert them to
      * a tag list.
      */
      if (tags->hdr.tag != ATAG_CORE)
            convert_to_tag_list(tags);
      if (tags->hdr.tag != ATAG_CORE)
            tags = (struct tag *)&init_tags;
//首先判断是不是正确的atag格式，如果是以前老版本的param_struct格式会首先将其转换成tag格式，如果转换以后还是不对，则使用默认的init_tags，这里判断的过程都是根据结构体第一个值是不是ATAG_CORE.
      if (mdesc->fixup)
            mdesc->fixup(mdesc, tags, &from, &meminfo);
      if (tags->hdr.tag == ATAG_CORE) {
            if (meminfo.nr_banks != 0)
                     squash_mem_tags(tags);
            parse_tags(tags);//这里要说明一下这里的tags实际上是一个tag的数组或者说队列，里面有多个tag结构体.贴出tag结构体定义如下：
struct tag {
      struct tag_header hdr;                      struct tag_header {
                                                   __u32 size;
                                                      __u32 tag;
                                                   };
      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;//这些东西不就是U-BOOT中启动内核前设置的参数标记么
            struct tag_videolfb       videolfb;
            struct tag_cmdline       cmdline;
            /*
            * Acorn specific
            */
            struct tag_acorn       acorn;
            /*
            * DC21285 specific
            */
            struct tag_memclk       memclk;
      } u;
};
      }
//这里首先判断fixup函数指针，这里一般为空，如果不为空就会地用fixup来重新修改memory map，meminfo这个结构体定义在arch/arm/include/asm/setup.h里面，描述了内存块的信息，内存块的个数，每个内存块的起始地址和大小，如果修改了memory map则需要从atag参数里面去掉bootloader传过来的的memory map信息，然后是保存一下atag，这个保存函数在这里实际上是空的，没有做任何操作，最后是对atag参数进行解析。

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