linux_mips启动流程_存储相关

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1、Linux-mips启动流程 -存储相关linux内核启动的第一个阶段是从 /arch/mips/kernel/head.s文件开始的。而此处正是内核入口函数kernel_entry(),该函数定义在 /arch/mips/kernel/head.s文件里。kernel_entry()函数是体系结构相关的汇编语言，它首先初始化内核堆栈段，来为创建系统中的第一个进程进行准备，接着用一段循环将内核映像的未初始化数据段（bss段在_edata和_end之间）清零，最后跳转到/arch/mips/kernel/setup.c 中的 start_kernel()初始化硬件平台相关的代码。下面讲述star

2、t_kernel() 函数。在这个函数中跟内存初始化的函数是setup_arch()。第一部分：以函数调用关系为线索下面是函数之间调用关系的框图：第一章：start_kenel()-setup_arch()setup_arch(&command_line);每种体系结构都有自己的 setup_arch() 函数，这些是体系结构相关的。【如何确定编译那个体系结构的 setup_arch() 函数呢？主要由 linux 源码树顶层 Makefile 中 ARCH 变量来决定的。例如： MIPS 体系结构的。SUBARCH := mipsARCH ?= $(SUBARCH)】。void _init

3、setup_arch(char *cmdline_p) cpu_probe(); 调用函数cpu_probe(),该函数通过MIPS CPU的PRID寄存器来确定CPU类型， 从而确定使用的指令集和其他一些CPU参数，如TLB等 prom_init(); prom_init() 函数是和硬件相关的，做一些低层的初始化，接受引导装载程序传给内核的参数，确定 mips_machgroup，mips_machtype 这两个变量，这两个变量分别对应着相应的芯片组合开发板；cpu_report();打印 cpu_probe() 函数检测到的 CPU 的 Processor ID。如果有浮点处理器，也打

4、印浮点处理器的 Processor ID。 【应用程序通过终端接口设备使用特定的接口规程与终端进行交互，与操作系统内核本身交互的终端称为控制台， 它可以是内核本身的内部显示终端，也可以是通过串口连接的外部哑终端。 由于大多数情况下控制台都是内核显示终端，因此内核显示终端也常常直接称为控制台。 内核终端对用户来说具有若干个虚拟终端子设备，它们共享同一物理终端， 但同一时刻只能有一个虚拟终端操作硬件屏幕。 宏 CONFIG_VT 的意思是否支持虚拟终端。 当配置了宏 CONFIG_VGA_CONSOLE 时为内核本身的内部显示终端。 当配置了宏 CONFIG_DUMMY_CONSOLE 时为通过串

5、口连接的外部哑终端。 用变量 conswitchp 来进行指定。#if defined(CONFIG_VT)#if defined(CONFIG_VGA_CONSOLE) conswitchp = &vga_con;#elif defined(CONFIG_DUMMY_CONSOLE) conswitchp = &dummy_con;#endif#endif】arch_mem_init(cmdline_p);对内存进行初始化。resource_init();这个函数遍历每一个内存空间范围（物理地址），在资源管理器中进行资源申请，并对内核代码和数据段进行资源申请。#ifdef CONFIG_SM

6、P plat_smp_setup();#endif / /start_kernel函数到此结束（以下均是）。以下图片是截自版本linux-2.6.34内核版本。第二章：start_kenel()-setup_arch()-arch_mem_init()接下来我们看看arch_mem_init()函数中的函数调用关系及各自的功能。static void _init arch_mem_init(char *cmdline_p)plat_mem_setup();这个函数是平台具体相关的，移植内核需要自己手动编写。对于开发板的 CPU 和 board 的初始化都是在这个函数中进行的。detects t

7、he memory configuration and will record detected memory areas using add_memory_region。就是在这里面建立了内存的初始面貌。代码如下： printk(Determined physical RAM map:n);print_memory_map();这个函数打印输出内存范围（物理地址）映像图。 【把字符数组 arcs_cmdline 拷贝到字符数组 command_line 和 boot_command_line中。 字符数组 arcs_cmdline 在 prom_init_cmdline（） 函数中进行的赋值

8、。 为命令行启动参数字符串组合。参考linux-mips启动分析（3）.txt。 strlcpy(command_line, arcs_cmdline, sizeof(command_line); strlcpy(boot_command_line, command_line, COMMAND_LINE_SIZE);*cmdline_p = command_line;】parse_early_param();把字符数组 command_line 的地址赋值给函数的参数。返回给上级的函数，实际上这个指针返回到了start_kernel（） 函数。 【这个 usermem 变量在 early_pa

9、rse_mem（）函数进行修改。 参考下面的分析。 if (usermem) printk(User-defined physical RAM map:n); print_memory_map(); 】bootmem_init();函数对引导内存分配器进行初始化。sparse_init();在 linux 内核中可以选择三种内部的 memory 管理模型： FLATMEM、SPARSEMEM 和 DISCONTIGMEM。一般情况下选择 FLATMEM 内存管理模型肯定是正常的，它支持所有的系统，如果系统为非一致性的内存管理 NUMA 和支持内存热插拔的，可以选择其他两种。 这种 DISCON

10、TIGMEM 内存管理模型相比于FLATMEM 内存管理模提供了一些扩展的功能，在有些系统中，内存有许多的空洞，这个中模型提供了更有效的的处理这些 hole 的方法。然而，事实上尽管有许多的空洞，这些地址空间仍然是巨大的 flat 地址空间。所以也可以退化为 FLATMEM 内存管理模型。在许多的 NUMA 系统中，需要配置这种的内存管理模型。这中 SPARSEMEM 内存管理模型可以支持内存的热插拔的，如果你不确定，可以不选择这个配置选项。paging_init();函数初始化内核空间的页表，建立页表项。初始化内存节点和各个管理区和 mem_map 数组。第三章：start_kenel()-

11、setup_arch()-arch_mem_init()-bootmem_init()static void _init bootmem_init(void) unsigned long reserved_end; unsigned long mapstart = 0UL; unsigned long bootmap_size; int i; 取得内核映像的末尾地址（物理地址），如果没有定义 CONFIG_BLK_DEV_INITRD 这个宏， 这个 init_initrd() 函数为空函数，如果定义了返回文件系统的映像的结束地址。 reserved_end = max(init_initrd

12、(), PFN_UP(_pa_symbol(&_end); 对变量 min_low_pfn 和 max_low_pfn 进行初始化。 变量 min_low_pfn 表示系统可用的最小的 PFN（page frame num）。 变量 max_low_pfn 表示低端内存可用的最大的 PFN（page frame num）。 min_low_pfn = 0UL; max_low_pfn = 0; 下面的循环对每一个内存区域（物理地址）进行检测， 对变量 min_low_pfn 和 max_low_pfn 根据硬件进行赋值。 对变量 mapstart 进行赋值，这个变量还是等于内核映像的结束地址（

13、为什么不直接赋值呢？）。 for (i = 0; i max_low_pfn) max_low_pfn = end; if (start min_low_pfn) min_low_pfn = start; if (end = mapstart) continue; mapstart = max(reserved_end, start); 进行检测。 if (min_low_pfn = max_low_pfn) panic(Incorrect memory mapping !); if (min_low_pfn ARCH_PFN_OFFSET) printk(KERN_INFO Wasting

14、%lu bytes for tracking %lu unused pagesn, (min_low_pfn - ARCH_PFN_OFFSET) * sizeof(struct page), min_low_pfn - ARCH_PFN_OFFSET); else if (min_low_pfn PFN_DOWN(HIGHMEM_START) #ifdef CONFIG_HIGHMEM highstart_pfn = PFN_DOWN(HIGHMEM_START); highend_pfn = max_low_pfn;#endif max_low_pfn = PFN_DOWN(HIGHMEM

15、_START); 初始化低端内存引导内存分配器。分析见下面。 这个函数使用 mapstart 以后，第一个可用的 PFN 来初始化 min_low_pfn 和 max_low_pfn 之间的内存，并把节点加入 pgdat_list 节点链表。 bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), mapstart, min_low_pfn, max_low_pfn); 把所有低端内存中的有效 RAM 页面在引导内存分配器中进行分配。 for (i = 0; i = max_low_pfn) continue; 对内核映像所占据的 RAM 空间进行保留。

16、if (start max_low_pfn) end = max_low_pfn; 进行错误检测。 if (end = start) continue; 计算得出这段 RAM 空间的 物理页面总数。 size = end - start; 在节点的位图中表目 size 个页面为空闲的。 free_bootmem(PFN_PHYS(start), size setup_arch()-arch_mem_init()-paging_init()void _init paging_init(void) unsigned long zones_sizeMAX_NR_ZONES = 0, ; 因为定义这个

17、 CONFIG_FLATMEM 宏，所以不定义下面的变量。#ifndef CONFIG_FLATMEM unsigned long zholes_sizeMAX_NR_ZONES = 0, ; unsigned long i, j, pfn;#endif 这个函数利用 swapper_pg_dir 设立一个静态页表作为 PGD。 pagetable_init();#ifdef CONFIG_HIGHMEM 这个函数取得高端内存首地址对应的 PTE 页表的起始页表项，并进行保护。 kmap_init();#endif 如果编译时没有设置 CONFIG_MIPS_MT_SMTC 宏定义，下面这个函

18、数为空函数。 kmap_coherent_init();在内存中每个节点分为 三个管理区， ZONE_DMA 表示低端范围的内存， ISA 设备要用到它。ZONE_NORMAL 由内核直接映射的线性地址空间。ZONE_HIGHMEM 内核不能够直接映射的地址空间。现在 ISA 设备很少，一般不定义 CONFIG_ZONE_DMA 这个宏。 下面的代码设置内存节点的各个管理区的大小。#ifdef CONFIG_ZONE_DMA if (min_low_pfn MAX_DMA_PFN & MAX_DMA_PFN = max_low_pfn) zones_sizeZONE_DMA = MAX_DMA

19、_PFN - min_low_pfn; zones_sizeZONE_NORMAL = max_low_pfn - MAX_DMA_PFN; else if (max_low_pfn MAX_DMA_PFN) zones_sizeZONE_DMA = max_low_pfn - min_low_pfn; else#endif zones_sizeZONE_NORMAL = max_low_pfn - min_low_pfn;#ifdef CONFIG_HIGHMEM 设置高端内存管理区的大小。 zones_sizeZONE_HIGHMEM = highend_pfn - highstart_p

20、fn; 这个 cpu_has_dc_aliases 变量是一个宏定义，这个宏定义了数据高速缓存 数据重影的问题，参考MIPS-cache重影问题的产生。 如果 CPU 有数据高速缓存的数据重影问题，则不支持高端缓存。 if (cpu_has_dc_aliases & zones_sizeZONE_HIGHMEM) printk(This processor doesnt support highmem. ); zones_sizeZONE_HIGHMEM = 0; #endif 下面代码初始化各个管理区，建立各个管理区的内核页表。 对于 UMA 系统，调用 free_area_init（） 函

21、数， 对于 NUMA 系统，调用 free_area_init_node（） 函数。#ifdef CONFIG_FLATMEM 初始化各个管理区和 mem_map 数组。 free_area_init(zones_size);#else 当为非 FLATMEM 类型内存管理模型时，执行。 pfn = min_low_pfn; 统计内存地址空间中的漏洞。 for (i = 0; i MAX_NR_ZONES; i+) for (j = 0; j setup_arch()-arch_mem_init()-paging_init()-free_area_init_nodes-free_area_init_node()-alloc_node_mem_map()中分配空间的，在start_kenel()-setup_arch()-arch_mem_init()-paging_init()-free_area_init_nodes-free_area_init_node()-free_area_init_core()-init_currently_empty_zone()-memmap_init()初始化数组某些项的值。关于linux-mips启动过程中关于存储的（项目需求的）函数调用关系和数据就介绍到此。 16 / 16