作者:答疑助手lizuobin
原文:
https://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51779064
在前面学习的过程中,看代码时遇到 arch_initcall(xxx) 等函数总是愣的,对于最基础的module_init(xxx) 也只是拿来用用,不知道幕后的原理,知道 MACHINE_START 是创建了一个machine_desc ,却不知道machine_desc->map_io 等函数何时被调用。
这篇文章,就来搞定它们,再遇到它们时,拒绝懵比!
友情提示:全文9100字,涉及代码较多,请建立source insight工程跟着linux源码阅读。建议收藏哦。
首先,来看链接脚本的缩略版:
SECTIONS
{
.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 = .;
__tagtable_begin = .;
*(.taglist.init)
__tagtable_end = .;
. = ALIGN(16);
__setup_start = .;
*(.init.setup)
__setup_end = .;
__early_begin = .;
*(.early_param.init)
__early_end = .;
__initcall_start = .;
INITCALLS
__initcall_end = .;
}
内核的文件就是这样组织的,但是具体每个段放的什么东西,怎么放进去,何时取出来我们不知道,下面一个一个分析。
1、*(.proc.info.init) 段
内核中,定义了若干个proc_info_list 结构,它的结构原形在include/asm-arm/procinfo.h 中,表示它所支持的CPU。
struct proc_info_list {
unsigned int cpu_val;
unsigned int cpu_mask;
unsigned long __cpu_mm_mmu_flags; /* used by head.S */
unsigned long __cpu_io_mmu_flags; /* used by head.S */
unsigned long __cpu_flush; /* used by head.S */
const char *arch_name;
const char *elf_name;
unsigned int elf_hwcap;
const char *cpu_name;
struct processor *proc;
struct cpu_tlb_fns *tlb;
struct cpu_user_fns *user;
struct cpu_cache_fns *cache;
};
对于ARM架构的CPU,这些结构体的源码在arch/arm/mm/目录下,比如 proc-arm920.S , proc_info_list 结构被定义在 “.proc.info.init” 段,在连接内核时,这些结构体被组织在一起,开始地址 __proc_info_begin ,结束地址 _proc_info_end 。
.section ".proc.info.init", #alloc, #execinstr
.type __arm920_proc_info,#object
__arm920_proc_info:
.long 0x41009200
.long 0xff00fff0
.long PMD_TYPE_SECT | \
PMD_SECT_BUFFERABLE | \
PMD_SECT_CACHEABLE | \
PMD_BIT4 | \
PMD_SECT_AP_WRITE | \
PMD_SECT_AP_READ
.long PMD_TYPE_SECT | \
PMD_BIT4 | \
PMD_SECT_AP_WRITE | \
PMD_SECT_AP_READ
b __arm920_setup
.long cpu_arch_name
.long cpu_elf_name
.long HWCAP_SWP | HWCAP_HALF | HWCAP_THUMB
.long cpu_arm920_name
.long arm920_processor_functions
.long v4wbi_tlb_fns
.long v4wb_user_fns
#ifndef CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH
.long arm920_cache_fns
#else
.long v4wt_cache_fns
#endif
.size __arm920_proc_info, . - __arm920_proc_info
在内核启动时,首先读取出芯片ID,然后就在__proc_info_begin 和 _proc_info_end 取出 proc_info_list ,看内核是否支持这个CPU。
2, *(.arch.info.init) 段
*(.arch.info.init) 段,存放的是内核所支持的单板信息如机器ID、其实IO物理地址等,它由 MACHINE_START、MACHINE_END 定义。
#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 \
};
举个例子:
MACHINE_START(HALIBUT,"Halibut Board (QCT SURF7200A)")
.boot_params = 0x10000100,
.map_io = halibut_map_io,
.init_irq = halibut_init_irq,
.init_machine = halibut_init,
.timer = &msm_timer,
MACHINE_END
将宏展开:
struct machine_desc __mach_desc_HALIBUT{
__used
__attribute__((__section__(".arch.info.init")))= {
.nr = MACH_TYPE_HALIBUT,
.name = "HalibutBoard (QCT SURF7200A)",
.boot_params = 0x10000100,
.map_io = halibut_map_io,
.init_irq = halibut_init_irq,
.init_machine = halibut_init,
.timer = &msm_timer,
};
内核连接时,所有的 machine_desc 结构都会位于 “.arch.info.init” 段,不同的 machine_desc 结构体用于不同的单板,u-boot 调用内核时,会在 r1 寄存器中给出开发板的标记(机器ID),在__lookup_machine_type 函数中,将取出 “.arch.info.init” 段中的每一个 machine_desc 结构,比较 r1 与 machine_desc->nr 判断内核是否支持该单板。
顺便看一下 map_io 等函数的调用时机:
start_kernel
setup_arch(&command_line);
init_arch_irq = mdesc->init_irq;
system_timer = mdesc->timer;
init_machine = mdesc->init_machine;
paging_init(mdesc)
devicemaps_init(mdesc);
mdesc->map_io()
init_IRQ()
init_arch_irq();
time_init()
system_timer->init();
rest_init();
kernel_init
do_basic_setup()
do_initcalls()
init_machine()
static int __init customize_machine(void)
{
/* customizes platform devices, or adds new ones */
if (init_machine)
init_machine();
return 0;
}
arch_initcall(customize_machine);
先后顺序:
start_kernel -》setup_arch -》 map_io -》 init_irq -》 timer -》 init_machine
map_io 函数中 会对内核进行分区还有时钟、串口的初始化,移植内核时需注意!(传入的机器ID不同,调用的初始化函数自然不同)
3、*(.taglist.init)
*(.taglist.init) 段存放的是 uboot 传递到内核的 tag 的处理函数。在 uboot 中,定义了一个 tag 结构体,里面存放要传递给内核的信息,Uboot 将 tag 依次排放在和内核约定的地点,如s3c2440是 0x30000100 处,排放顺序是有要求的,必须以 ATAG_CORE 标记的 tag 开头,以 ATAG_NONE 为标记的 tag 结尾。
struct tag {
struct tag_header {
u32 size; /* 表示tag数据结构的联合u实质存放的数据的大小*/
u32 tag; /* 表示标记的类型 */
}hdr;
union {
struct tag_core core;
struct tag_mem32 mem;
struct tag_videotext videotext;
struct tag_ramdisk ramdisk;
struct tag_initrd initrd;
struct tag_serialnr serialnr;
struct tag_revision revision;
struct tag_videolfb videolfb;
struct tag_cmdline cmdline;
/*
* Acorn specific
*/
struct tag_acorn acorn;
/*
* DC21285 specific
*/
struct tag_memclk memclk;
} u;
};
setup_start_tag (bd); /*设置ATAG_CORE标志*/
setup_memory_tags (bd); /*设置内存标记*/
setup_commandline_tag (bd, commandline); /*设置命令行标记*/
...
setup_end_tag (bd); /*设置ATAG_NONE标志 */
在内核中,使用 __tagtable 来将处理 tag 的函数放到 *(.taglist.init) 段
arch\arm\kernel\setup.c
__tagtable(ATAG_CORE, parse_tag_core);
__tagtable(ATAG_MEM, parse_tag_mem32);
__tagtable(ATAG_VIDEOTEXT, parse_tag_videotext);
__tagtable(ATAG_CMDLINE, parse_tag_cmdline);
__tagtable(ATAG_REVISION, parse_tag_revision);
宏定义在 setup.h (include\asm-arm)
struct tagtable {
__u32 tag;
int (*parse)(const struct tag *);
};
#define __tag __used __attribute__((__section__(".taglist.init")))
#define __tagtable(tag, fn) \
static struct tagtable __tagtable_##fn __tag = { tag, fn }
以 __tagtable(ATAG_CORE, parse_tag_core)为例
static struct tagtable __tagtable_parse_tag_core __used __attribute__((__section__(".taglist.init"))) = {
ATAG_CORE,
parse_tag_core
}
在内核启动过程中,会使用 parse_tags 来处理 tag ,它最终会调用到 parse_tag ,取出 __tagtable_begin 和 __tagtable_end 之间的每一个 tagtable ,比较它们的类型,如果相同则调用 tagtable 里的处理函数来处理这个tag 。
if (mdesc->boot_params)
tags = phys_to_virt(mdesc->boot_params);
parse_tags(tags);
static void __init parse_tags(const struct tag *t)
{
for (; t->hdr.size; t = tag_next(t))
if (!parse_tag(t))
printk(KERN_WARNING
"Ignoring unrecognised tag 0x%08x\n",
t->hdr.tag);
}
static int __init parse_tag(const struct tag *tag)
{
extern struct tagtable __tagtable_begin, __tagtable_end;
struct tagtable *t;
for (t = &__tagtable_begin; t hdr.tag == t->tag) {
t->parse(tag);
break;
}
return t
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