内核版本:2.6.22为何要采用这样一个较低的版本进行移植了,由于韦东山大牛说了,低版本的能够学到东西,越是高版本须要移植时做的工作量越少,学的东西越少。
内核启动分为三个阶段,第一是运行head.S文件和head-common.S,第三个阶段是容许第二是运行main.c文件
对于ARM的处理器,内核第一个启动的文件是arc/arm/kernel下边的head.S文件。其实arc/arm/boot/compress下边也有这个文件,这个文件和里面的文件略有不同,当要生成压缩的内核时zImage时,启动的是前者,前者与后者不同的时arm linux内核移植,它上面的代码是做自解压的,前面的代码都相同。我们这儿这剖析arc/arm/kernel下边的head.S文件。当head.S所作的工作完成后它会跳到init/目录上涨的main.c的start_kernel函数开始执行。
第一阶段:
首先截取部份head.S文件
ENTRY(stext)
msrcpsr_c,#PSR_F_BIT|PSR_I_BIT|SVC_MODE@ensuresvcmode
@andirqsdisabled
mrcp15,0,r9,c0,c0@getprocessorid
bl__lookup_processor_type@r5=procinfor9=cpuid
movsr10,r5@invalidprocessor(r5=0)?
beq__error_p@yes,error'p'
bl__lookup_machine_type@r5=machinfo
movsr8,r5@invalidmachine(r5=0)?
beq__error_a@yes,error'a'
bl__create_page_tables
/*
*ThefollowingcallsCPUspecificcodeinapositionindependent
*manner.Seearch/arm/mm/proc-*.Sfordetails.r10=baseof
*xxx_proc_infostructureselectedby__lookup_machine_type
*above.Onreturn,theCPUwillbereadyfortheMMUtobe
*turnedon,andr0willholdtheCPUcontrolregistervalue.
*/
ldrr13,__switch_data@addresstojumptoafter
@mmuhasbeenenabled
adrlr,__enable_mmu@return(PIC)address
第一步,执行的是__lookup_processor_typearm linux内核移植,这个函数是检测处理器机型,它读取你的电路板的CPU机型与内核支持的处理器进行比较看是否还能处理。这个我们不关心它的具体实现过程,由于现今主流处理器内核都提供了支持。
第二步,执行的是__lookup_machine_type,这个函数是来检测机器机型的,它会读取你bootloader传进来的机器ID和他才能处理的机器ID进行比较看是否还能处理。内核的ID号定义在arc/arm/tool/mach_types文件中MACH_TYPE_xxxx宏定义。内核到底就怎么检测是否是它支持的机器的呢?实际上每位机器就会在/arc/arm/mach-xxxx/smdk-xxxx.c文件中有个描述特定机器的数据结构,如下
01.MACHINE_START(S3C2440,"SMDK2440")
02. /* Maintainer: Ben Dooks */
03. .phys_io =S3C2410_PA_UART,
04. .io_pg_offst = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,
05. .boot_params = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,
06.
07. .init_irq =s3c24xx_init_irq,
08. .map_io =smdk2440_map_io,
09. .init_machine = smdk2440_machine_init,
10. .timer =&s3c24xx_timer,
11.MACHINE_END
12.
MACHINE_START和MACHINE_END实际上被展开成一个结构体
#defineMACHINE_START(_type,_name)
staticconst struct machine_desc __mach_desc_##_type
__used
__attribute__((__section__(".arch.info.init")))= {
.nr =MACH_TYPE_##_type,
.name =_name,
#defineMACHINE_END
};
于是前面的数据结构就被展开为
01.staticconst struct machine_desc __mach_desc_S3C2440
02. __used
03. __attribute__((__section__(".arch.info.init")))= {
04. .nr =MACH_TYPE_S3C2440,
05. .name =”SMDK2440”,};
06..phys_io = S3C2410_PA_UART,
07. .io_pg_offst = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,
08. .boot_params = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,
09.
10. .init_irq =s3c24xx_init_irq,
11. .map_io =smdk2440_map_io,
12. .init_machine = smdk2440_machine_init,
13. .timer =&s3c24xx_timer,
14.
15.}
每位机器就会有一个machine_desc__mach_desc结构,内核通过检测每位machine_desc__mach_desc的nr号和bootloader传上来的ID进行比较,假如相同,内核就觉得支持该机器学linux有前途吗,并且内核在前面的工作中会调用该机器的machine_desc__mach_desc_结构中的方式进行一些初始化工作。
第三步,创建一级页表。
第四步,在R13中保存__switch_data这个函数的地址,在第四步使能mmu完成后会跳到该函数执行。
第五步,执行的是__enable_mmu,它是使能MMU,这个函数调用了__turn_mmu_on函数linux site:infoq.cn,让后在_turn_mmu_on在最后将第三步赋给R13的值传给了PC表针(movpc,r13),于是内核开始跳到__switch_data这个函数开始执行。
我们再来看arch/arm/kenel/head-common.S这个文件中的__switch_data函数
01.__switch_data:
02. .long __mmap_switched
03. .long __data_loc @ r4
04. .long __data_start @ r5
05. .long __bss_start @ r6
06. .long _end @ r7

07. .long processor_id @ r4
08. .long __machine_arch_type @ r5
09. .long cr_alignment @ r6
10. .long init_thread_union+ THREAD_START_SP @ sp
11.
12./*
13. * The following fragment of code is executedwith the MMU on in MMU mode,
14. * and uses absolute addresses; this is notposition independent.
15. *
16. * r0 =cp#15 control register
17. * r1 = machine ID
18. * r9 = processor ID
19. */
20. .type __mmap_switched,%function
21.__mmap_switched:
22. adr r3,__switch_data + 4
23.
24. ldmia r3!,{r4, r5, r6, r7}
25. cmp r4,r5 @ Copy datasegment if needed
26.1: cmpne r5,r6
27. ldrne fp,[r4], #4
28. strne fp,[r5], #4
29. bne 1b
30.
31. mov fp,#0 @ Clear BSS(and zero fp)
32.1: cmp r6,r7
33. strcc fp,[r6],#4
34. bcc 1b
35.
36. ldmia r3,{r4, r5, r6, sp}
37. str r9, [r4] @ Save processor ID
38. str r1, [r5] @ Save machine type
39. bic r4,r0, #CR_A @ Clear 'A' bit
40. stmia r6,{r0, r4} @ Save controlregister values
41. b start_kernel
这个函数做的工作是,复制数据段清楚BBS段,设置堆在表针,之后保存处理器内核和机器内核等工作,最后跳到start_kernel函数。于是内核开始执行第二阶段。
第二阶段:
我们再来看init/目录下的main.c的start_kernel函数,这儿我只截图了部份。
01.asmlinkage void __init start_kernel(void)
02.{
03. …………………….
04. ……………………..
05. printk(KERN_NOTICE);
06. printk(linux_banner);
07. setup_arch(&command_line);
08. setup_command_line(command_line);
09.
10.
11. parse_early_param();
12. parse_args("Booting kernel",static_command_line, __start___param,
13. __stop___param - __start___param,
14. &unknown_bootoption);
15.……………………
16.…………………………
17. init_IRQ();
18. pidhash_init();
19. init_timers();
20. hrtimers_init();
21. softirq_init();
22. timekeeping_init();
23. time_init();
24. profile_init();
25.…………………………
26.……………………………
27. console_init();
28.………………………………
29.………………………………
30. rest_init();
31.}
从里面可以看出start_kernel首先是复印内核信息,之后对bootloader传进来的一些参数进行处理,再接着执行各类各样的初始化,在这其中会初始化控制台。最后会调用rest_init();这个函数会启动挂接根文件系统而且启动init进程。
综上,内核启动的过程大致为以下几步:
1.检测CPU和机器类型
2.进行堆栈、MMU等其他程序运行关键的东西进行初始化
3.复印内核信息
4.执行各类模块的初始化
5.挂接根文件系统
6.启动第一个init进程