今天给大家带来的是Linux内核启动过程概述。希望能够帮助大家更好的理解Linux内核的启动，并且创造出自己的内核^_^
Linux的启动代码真的挺大，从汇编到C，从Makefile到LDS文件，需要理解的东西很多。毕竟Linux内核是由很多人，花费了巨大的时间和精力写出来的。而且直到现在，这个世界上仍然有成千上万的程序员在不断完善Linux内核的代码。今天我们主要讲解的是Linux-2.6.22.6这个内核版本。说句实话，博主也不确定自己能够讲好今天这个题目，因为这个题目太大太难。但是博主有信心，将自己学会的内容清楚地告诉大家，希望大家也能够有所收获。
1.启动文件head.S和head-common.S
首先，我们必须明确“我们为什么要启动Linux内核”。没错，当然是因为我们想要使用Linux系统，要明确我们的最终目的是使用Linux上的应用程序。这些应用程序可以是纯软件的，也可以是硬件相关的。博主是做嵌入式开发的，那么我想要的当然就是用Linux内核来更好的控制我的硬件。无论是做机器人、无人机或者其他智能硬件这都是必然趋势。首先我们来看内核的启动文件head.S。
.section ".text.head", "ax" .type stext, %function 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=cpuid movs r10, r5 @ invalid processor (r5=0)? beq __error_p @ yes, error 'p' bl __lookup_machine_type @ r5=machinfo movs r8, r5 @ invalid machine (r5=0)? beq __error_a @ yes, error 'a' bl __create_page_tables ldr r13, __switch_data @ address to jump to after @ mmu has been enabled adr lr, __enable_mmu @ return (PIC) address add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC
首先看这段汇编代码，它主要是用来做一些内核启动前的检测：__lookup_processor_type 检测内核是否支持当前CPU、__lookup_machine_type检测是否支持当前单板，并且__create_page_tables创建页表，__enable_mmu使能MMU。如果在一系列的自检过程后发现不支持，则跳到__error_p或__error_a。这里我们首先打开__lookup_machine_type。
.type __lookup_machine_type, %function __lookup_machine_type: adr r3, 3b ldmia r3, {r4, r5, r6} sub r3, r3, r4 @ get offset between virt&phys add r5, r5, r3 @ convert virt addresses to add r6, r6, r3 @ physical address space 1: ldr r3, [r5, #MACHINFO_TYPE] @ get machine type teq r3, r1 @ matches loader number? beq 2f @ found add r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC @ next machine_desc cmp r5, r6 blo 1b mov r5, #0 @ unknown machine 2: mov pc, lr 3: .long . .long __arch_info_begin .long __arch_info_end
我们在arch\arm\kernel找到__lookup_machine_type被定义在head-common.S文件中。开始分析代码：首先，读出3b的地址给r3,这里的3b就是下面的那个3：所对应的虚拟地址。然后用ldmia指令将r3存放的虚拟地址分别存入r4,r5,r6。所以现在
r4=. ； r5=__arch_info_begin ； r6=__arch_info_end
然后用r3-r4求出偏移地址，再利用这个偏移地址求出r5和r6的实际物理地址。其中__arch_info_begin和__arch_info_end定义在内核目录arch\arm\kernel下vmlinux.lds文件中，经过起始虚拟地址= (0xc0000000) + 0x00008000逐层叠加得到。
SECTIONS { . = (0xc0000000) + 0x00008000; .text.head : { _stext = .; _sinittext = .; *(.text.head) } .init : { /* Init code and data */ *(.init.text) _einittext = .; __proc_info_begin = .; *(.proc.info.init) __proc_info_end = .; __arch_info_begin = .; *(.arch.info.init) __arch_info_end = .;
这里的__arch_info_begin和__arch_info_end中间存放的是段属性为.arch.info.init的结构体。这里我们可以直接在linux下查询内核中包含.arch.info.init的文件。
Direction:include/asm-arm/arch.h
#define MACHINE_START(_type,_name)
\
static const struct machine_desc __mach_desc_##_type \
__used
\
__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = { \
.nr
= MACH_TYPE_##_type,
\
.name
= _name,
#define MACHINE_END
\
};
Direction:arch/arm/mach-s3c2440
MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")
/* Maintainer: Ben Dooks <ben@fluff.org> */
.phys_io = S3C2410_PA_UART,
.io_pg_offst = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,
.boot_params = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,
.init_irq = s3c24xx_init_irq,
.map_io
= smdk2440_map_io,
.init_machine = smdk2440_machine_init,
.timer
= &s3c24xx_timer,
MACHINE_END