标题: x86平台linux系统重启流程跟踪更新 [打印本页]

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作者: look_w    时间: 2017-10-24 23:11     标题: x86平台linux系统重启流程跟踪更新

从函数实现上看，使用死循环，根据不同的重启类型做转变：
BOOT_ACPI->BOOT_KBD->BOOT_ACPI->BOOT_EFI->BOOT_BIOS->BOOT_CF9_SAFE->BOOT_TRIPLE...首先是ACPI复位，调用acpi_reboot函数(driver/acpi/reboot.c)，在该函数中通过写PCI寄存器方式复位。这涉及ACPI相关知识，笔者未做深入研究。笔者在一台安装BIOS的机器上测试发现是使用ACPI复位的。
如果ACPI被禁止(即无法复位成功)，则使用keyboad复位，主要是写0xfe到端口0x64，关于它的作用，直接引述网络资料：
“0x64端口是i8042键盘控制器的控制端口，0xfe命令字的意思是将P32-P21三个针脚拉为低电平，持续6usec。这段代码的实际效果就相当于你按下机箱上的 RESET键。”
值得一提的是BOOT_CF9_SAFE分支，当port_cf9_safe为true时，会通过写0xcf9寄存器的方式复位。
其余的暂略过不提。

(注：上面分析顺序根据笔者测试结果来描述，理论上并不严谨)
下面看看系统重启过程的调试信息(注：此时机器无法使用reset重启)：

• * Will now restart  
• [  716.203870] reboot: Restarting system  
• [  716.208485] reboot: reboot_type: 97(a)  
• [  716.212675] reboot: 11111reboot_type: 97(a)  
• [  716.217350] acpi_reboot() acpi is disable...  
• [  716.222121] reboot: 11111reboot_type: 107(k)  
• [  716.226900] reboot: native_machine_emergency_restart() in KBD reboot...  
• [  718.637262] reboot: 11111reboot_type: 97(a)  
• [  718.641936] acpi_reboot() acpi is disable...  
• [  718.646707] reboot: 11111reboot_type: 107(k)  
• [  718.651484] reboot: native_machine_emergency_restart() in KBD reboot...  
• [  721.061846] reboot: 11111reboot_type: 101(e)  
• [  721.066616] reboot: 11111reboot_type: 98(b)  

四、u-boot环境reset作为扩展，本文顺便也看看u-boot源码下重启的流程。reset命令位于cmd/boot.c文件：

• U_BOOT_CMD(  
•     reset, 1, 0,    do_reset,  
•     "Perform RESET of the CPU",  
•     ""
  
• );  

do_reset函数实现在arch/x86/cpu/cpu.c文件：

• int do_reset(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])  
• {  
•     printf("resetting ...\n");  
• 
  
• 
  
•     /* wait 50 ms */
  
•     udelay(50000);  
•     disable_interrupts();  
•     reset_cpu(0);  
• 
  
• 
  
•     /*NOTREACHED*/
  
•     return 0;  
• }  
• 
  
• __weak void reset_cpu(ulong addr)  
• {  
•     /* Do a hard reset through the chipset's reset control register */
  
•     outb(SYS_RST | RST_CPU, IO_PORT_RESET);  
•     for (;;)  
•         cpu_hlt();  
• }  
• 
  
• void x86_full_reset(void)  
• {  
•     outb(FULL_RST | SYS_RST | RST_CPU, IO_PORT_RESET);  
• }  

上面列出2个复位的函数：reset_cpu、x86_full_reset。它们只有细微区别，但都是往IO_PORT_RESET这个端口上写数值。接着看看这些宏定义是什么。它们的定义位于文件arch/x86/include/asm/processor.h：

• /*
• * This register is documented in (for example) the Intel Atom Processor E3800
• * Product Family Datasheet in "PCU - Power Management Controller (PMC)".
• *
• * RST_CNT: Reset Control Register (RST_CNT) Offset cf9.
• *
• * The naming follows Intel's naming.
• */
  
• #define IO_PORT_RESET       0xcf9
  
• 
  
• 
  
• enum {  
•     SYS_RST     = 1 << 1, /* 0 for soft reset, 1 for hard reset */
  
•     RST_CPU     = 1 << 2, /* initiate reset */
  
•     FULL_RST    = 1 << 3, /* full power cycle */
  
• };  

从注释上看，0xcf9是Intel Atom的E3800系列SOC的RST_CNT寄存器(在内核中亦出现此寄存器)。复位类型有3种：SYS_RST、RST_CPU、FULL_RST。
本着打破沙锅问到底的钻研精神，找到E3800的datasheet，查看关于复位的说明章节(7.4章节)，截图如下：



三种复位类型组合即为0x0e，亦即表格第一行所述操作。而RST_CNT寄存器的说明位于30.7章节，其寄存器地址正是CF9h。


这样，终于和u-boot源码对应起来了，对源码的复位函数也能解释得通了。网络上有资料表明可以在ICH手册中找到CF9寄存器，有兴趣的可以自行查阅。
五、所遇问题及解决细心的读者可能会发现在native_machine_emergency_restart函数中，笔者在BOOT_KBD分支中写0xcf9寄存器，而不是使用BOOT_CF9_SAFE分支。因为笔者在使用u-boot引导启动(非BIOS)的x86机器上遇到无法复位的问题，当执行到BOOT_BIOS时机器死了，但没有复位——应该是板子上并没有BIOS，无法执行对应的指令吧，这方面没有深入研究。选择在BOOT_KBD中实现是因为同一份内核镜像文件需要在有BIOS的机器和有u-boot的机器上运行。——无论是设计还是维护角度，笔者希望能尽量兼容。

六、小结要使系统重启，直接调用reboot即可，但由于系统重启还需要进行其它清理操作，一般不建议直接使用。在内核空间中实现的重启机制，首先使用ACPI，其次使用keyboad，再次使用BIOS，最后使用CF9。从u-boot源码分析看到，x86机器的重启是通过将0x0e写到0xcf9寄存器来实现的，在内核内核也有此方式，但差不多是在最后才执行，优先级较低。另外关于ACPI的研究，待日后有空闲再议。

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