ARM linux解析之压缩内核zImage的启动过程 二
来源:互联网 发布:nodejs和java的区别 编辑:程序博客网 时间:2024/05/29 18:53
3.
#ifdef CONFIG_AUTO_ZRELADDR
#else
#endif
额~~~~ 不要小这一段代码,东西好多啊。如哪入手呢?好吧,先从linux基本参数入手吧,见表.1,里面我写的很详细,因为表格我要放一页,解释我就写在上面了。TEXT_OFFSET是代码相对于物理内存的偏移,通常选为32k=0x8000。这个是有原因的,具体的原因后面会说。先看CONFIG_AUTO_ZRELADDR这个宏所含的内容,它的意思是如果你不知道ZRELADDR地址要定在内存什么地方,那么这段代码就可以帮你。看到0xf8000000了吧,那么后面有多少个0呢?答案是27个,那么2的27次方就是128M,这就明白了,只要你把解压程序放在你最后解压完成后的内核空间的128M之内的偏移的话,就可以自动设定好解压后内核要运行的地址ZRELADDR。
如果你没有定义的话,那么,就会去取zreladdr作为最后解压的内核运行地。那么这个zreladdr是从哪里来的呢?答案是在:arch/arm/boot/compressed/Makefile中定义的
# Supply ZRELADDR to the decompressor via a linker symbol.
ifneq ($(CONFIG_AUTO_ZRELADDR),y)
LDFLAGS_vmlinux += --defsym zreladdr=$(ZRELADDR)
endif
ZRELADDR这又是哪里定义的呢?答案是在:arch/arm/boot/Makefile中定义的
ifneq ($(MACHINE),)
include $(srctree)/$(MACHINE)/Makefile.boot
endif
# Note: the following conditions must always be true:
#
#
#
ZRELADDR
PARAMS_PHYS:= $(params_phys-y)
INITRD_PHYS:= $(initrd_phys-y)
而里面的几个参数是在每个arch/arm/Mach-xxx/ Makefile.boot里面定义的,内容如下:
params_phys-y := 0x20000100
initrd_phys-y
这下知道了,绕了一大圈,终于知道r4存的是什么了,就是最后内核解压的起址,也是最后解压后的内核的运行地址,记住,这个地址很重要。
解压内核参数
解压时symbol
解释
ZTEXTADDR
千成不要看成ZTE啊,呵,这里是zImage的运行的起始地址,当内核从nor flash中运行的时候很重要,如果在ram中运行,这个设为0
ZBSSADDR
这个地址也是一样的,这个是BSS的地址,如果在nor中运行解压的话,这个地址很重要。这个要放在RAM。
ZRELADDR
这个地址很重要,这个是解压后内核存放的地址,也是最后解压后内核的运行起址。
一般设为内存起址的32K之后,如ARM: 0x20008000
ZRELADDR = PHYS_OFFSET + TEXT_OFFSET
INITRD_PHYS
RAM disk的物理地址
INITRD_VIRT
RAM disk的虚拟地址
__virt_to_phys(INITRD_VIRT) = INITRD_PHYS
PARAMS_PHYS
内核参数的物理地址
内核参数
PHYS_OFFSET
实际RAM的物理地址
对于当前ARM来说,就是0x20000000
PAGE_OFFSET
内核空间的起始虚拟地址,通常: 0xC0000000,高端1G
__virt_to_phys(PAGE_OFFSET) = PHYS_OFFSET
TASK_SIZE
用户进程的内存的最太值(以字节为单位)
TEXTADDR
内核启运行的虚拟地址的起址,通常设为0xC0008000
TEXTADDR = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET
__virt_to_phys(TEXTADDR) = ZRELADDR
TEXT_OFFSET
相对于内存起址的内核代码存放的偏移,通常设为 32k (0x8000)
DATAADDR
这个是内核数据段的虚拟地址的起址,当用zImage的时候不要定义。
表.1 内核参数解释
4.
bl
看起来很少,其实展开后内容还是很多的。我们来看看这个cache_on在哪里,可以找到代码如下:
cache_on: mov
这里设计的很精妙的,只可意会,注意mov
call_cache_fn:
#ifdef CONFIG_CPU_CP15
#else
#endif
1:
首先看一下proc_types是什么,定义如下:
proc_types:
.word
可以看到这是一个以proc_types为起始地址的表,上面我列出了第一个表项,和最后一个表项,如果查表不成功,则走最后一个表项返回。它实现的功能就是存两个数据,三条跳转指令,我们可以第一条是它的值,第二条是它的mask值,三条跳转分别是:cache_on,cache_off,cache_flush。
我想从ARMv4指令向下都是有CP15协处理器的吧,故:CONFIG_CPU_CP15是定义的,那下面我们来分析指令吧。
mrc
这个意思是取得ARM处理器的ID,这个又要看《ARM Architecture Reference Manual》了,这里我找了arm1176jzfs的架构手册,也是我用的ARM所用的架构。里面的解释如下:
这里我们主要关心 Architecture这项,我们的ARM这个值是: 0x410FB767,说明用的是r0p7的release。
好了读取了这个值存入r9寄存器,然后使用算法(real ^ match) & mask,程序中:
( r9 ^r1)&r2,这里r1 存是是表中的第一个CPU的ID值,r2是mask值,对于我们的ARM,结果如下:
0x410FB767 ^ 0x000f0000 = 0x4100B767
0x4100B767 & 0x000f0000 = 0
故match上了,这个时候就会如下:
ARM(
我们知道r3的值是0x8,那么r12表项的基址加上0x8就正好是表中的第一条跳转指令:
W(b)
明白了,为何r3要等于0x8了吧,如果要调用cache_off,那么只要把r3设为0xC就可以了。精妙吧。行接着往下看__armv7_mmu_cache_on,如下:
__armv7_mmu_cache_on:
#ifdef CONFIG_MMU
注:VMSA (Virtual Memory System Architecture),其实就是虚拟内存,通俗地地说就是否支持MMU。
首先是保存lr寄存器到r12中,因为我们马上就要调用__setup_mmu了,最后返回也只要用r12就可以了。然后再查看cp15的c7,c10,4看是否支持VMSA,具体的见注解。我们在这里我们的ARM肯定是支持的,所以就要建立页表,准备打开MMU,从而可以使能cache。
好了下面,就是跳到__setup_mmu进行建产页表的过程,代码如下:
__setup_mmu:
1:
#ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH
#else
#endif
关于MMU的知识又有好多啊,同样可以参看《ARM Architecture Reference Manual》,还可以看《ARM体系架构与编程》关于MMU的部分,我这里只简单介绍一下我们这里用到MMU。这里只使用到了MMU的段页,故我只介绍与此相关的部分。
对于段页的大小ARM中为1M大小,对于32位的ARM,可寻址空间为4G=4096M,故每一个页表项表示1M空间的话,需要4096个页表项,也就是4K大小,而每一个页表项的大小是4字节,这就是说我们进行段映射的话,需要16K的大小存储段页表。
下面来看一下段页表的格式,如下:
图.1 段页表项的具体内容
可以知道对于进行mmu段映射这种方式,一共有4K个这样的页表项,点大小16K字节。在这里我们的16k页表放哪呢?看程序第一句:
__setup_mmu:
我们知道r4存内核解压后的基址,那么这句就是把页表放在解压后的内核地址的前面16K空间如下图所示:
图.2 linux内核地址空间
(里面地址是用的是以我用的ARM为例的)
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