聊聊Linux 內(nèi)核入口分析
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從啟動(dòng)引導(dǎo)程序 bootloader(uboot)跳轉(zhuǎn)到 Linux 內(nèi)核后，Linux 內(nèi)核開始啟動(dòng)，今天我們分析一下 Linux 內(nèi)核啟動(dòng)入口。
跳轉(zhuǎn)過去初始化肯定是在匯編文件中，根據(jù)架構(gòu)可以選擇不同的平臺(tái)，這里看一下鏈接匯編文件：
linux4.14/arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S
這里可以看到鏈接時(shí)候 Linux 入口是 stext 段，這里是啟動(dòng)引導(dǎo)程序跳轉(zhuǎn)過來的第一段Linux 代碼：
Linux入口地址
我們先看一下入口地址的確定，同一文件。
- SECTIONS
- {
- /*
- * XXX: The linker does not define how output sections are
- * assigned to input sections when there are multiple statements
- * matching the same input section name. There is no documented
- * order of matching.
- *
- * unwind exit sections must be discarded before the rest of the
- * unwind sections get included.
- */
- /DISCARD/ : {
- *(.ARM.exidx.exit.text)
- *(.ARM.extab.exit.text)
- ARM_CPU_DISCARD(*(.ARM.exidx.cpuexit.text))
- ARM_CPU_DISCARD(*(.ARM.extab.cpuexit.text))
- ARM_EXIT_DISCARD(EXIT_TEXT)
- ARM_EXIT_DISCARD(EXIT_DATA)
- EXIT_CALL
- #ifndef CONFIG_MMU
- *(.text.fixup)
- *(__ex_table)
- #endif
- #ifndef CONFIG_SMP_ON_UP
- *(.alt.smp.init)
- #endif
- *(.discard)
- *(.discard.*)
- }
- . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;
- .head.text : {
- _text = .;
- HEAD_TEXT
- }
這個(gè) SECTIONS 比較長(zhǎng)，只放一部分。在這里有個(gè)比較重要的東西：
- . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;
這一句表示了 Linux 系統(tǒng)真正的啟動(dòng)地址。
PAGE_OFFSET 是 Linux 內(nèi)核空間的虛擬起始地址，定義在：
linux4.14/arch/arm64/include/asm/memory.h
注意，這里的地址都很重要，很多地方會(huì)用到。當(dāng)然，這里的地址可能會(huì)隨著 Linux 內(nèi)核版本的不同和硬件的不同，會(huì)變化。這里沒有一個(gè)具體的數(shù)，因?yàn)? VA_BITS 中的數(shù)字是可選的，大家可以根據(jù)自己的平臺(tái)算一下。
TEXT_OFFSET 定義在：
linux4.14/arch/arm/Makefile 中：
這個(gè)值一般是 0x00008000 ，算出 PAGE_OFFSET 后加上這個(gè)值就是 Linux 內(nèi)核的起始地址。
修改這個(gè)偏移量就可以使Linux內(nèi)核拷貝到不同的地址，自己修改注意內(nèi)存對(duì)齊。
stext 段
從上面的ENTRY(stext)可以知道，一開始是運(yùn)行stext段，這個(gè)段內(nèi)的代碼是 start_kernel 函數(shù)前匯編環(huán)境的初始化。
linux4.14/arch/arm64/kernel/head.S
preserve_boot_args 保存 bootloader 傳遞過來的參數(shù)。
el2_setup 是設(shè)置 Linux 啟動(dòng)模式是 EL2。Linux 有 EL0、EL1、EL2、EL3 四種異常啟動(dòng)模式，這里設(shè)置一開始是 EL2，EL2 支持虛擬內(nèi)存技術(shù)，然后注釋說明后面又退回 EL1，在 EL1 啟動(dòng) kernel。EL3 一般是只在安全模式使用。
set_cpu_boot_mode_flag 保存上面 cpu 的啟動(dòng)模式。
__create_page_tables 創(chuàng)建頁(yè)表。
__cpu_setup 初始化CPU，這里主要是初始化和 MMU 內(nèi)存相關(guān)的 CPU 部分。
__primary_switch 這里會(huì)進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。
在同一個(gè)文件中，會(huì)跳轉(zhuǎn)到這里，739 行開啟了MMU。然后最重要的是跳轉(zhuǎn)到
__primary_switched 函數(shù)。先把 __primary_switched 地址放到 x8 寄存器中，再跳轉(zhuǎn)到 x8，也就是跳轉(zhuǎn)到 __primary_switched。
接下來分析 __primary_switched 函數(shù)：
324-327 初始化了 init 進(jìn)程的內(nèi)存信息，開辟了內(nèi)存空間。
329-334 設(shè)置了向量表。
336-340 保存了FDT，也就是 flat device tree 。
342-348 清除了BSS 段，我們知道一般是內(nèi)存四區(qū)：堆區(qū)、棧區(qū)、全局區(qū)、代碼區(qū)。其中全局區(qū)可以再分為 data 段和 BSS 段，BSS 段存儲(chǔ)了未初始化的變量，這里將BSS段進(jìn)行清零操作，否則內(nèi)存中的值是不確定的，這是一個(gè)傳統(tǒng)操作。
