Linux内核启动过程概述

　　Hi!大家好，我是CrazyCatJack。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 = .;

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