基于PowerPC的Linux内核之旅：第2站-__secondary_start(start

本文深入剖析PowerPC Linux内核启动过程，从early_init完成后，通过relocate_kernel进行内核重定位，启用MMU，并详细解释start_here函数中的线程初始化、平台设置及内存映射等关键步骤。通过对machine_init和相关函数的分析，揭示了Linux如何在PowerPC架构上构建和配置系统。

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前面一篇的early_init执行完成后，CPU启动早期的基本初始化工作算是做完了，这时内核会开始重定向并复制运行，代码如下：

bl	reloc_offset
	mr	r26,r3
	addis	r4,r3,KERNELBASE@h	/* current address of _start */
	lis	r5,PHYSICAL_START@h
	cmplw	0,r4,r5			/* already running at PHYSICAL_START? */
	bne	relocate_kernel     /*Juan内核重定向,经典启动必备*/

这里的第一句mr是将当前偏移量保存在r26中，后面relocate_kernel会使用。之后内核会判断是否需要重定向，KERNELBASE为内核的虚拟起始地址，PHYSICAL_START为内核的实际起始地址，而内核则必须要从物理地址运行start函数。下面是relocate_kernel的详细代码：

relocate_kernel:
	addis	r9,r26,klimit@ha	/* fetch klimit */
	lwz	r25,klimit@l(r9)   /*r25 = kilmit + offset*/
	addis	r25,r25,-KERNELBASE@h    /*最后得到的r25为内核大小*/
	lis	r3,PHYSICAL_START@h   	/* 拷贝目标基地址 */
	li	r6,0			/* 实际地址,不偏移 */
	li	r5,0x4000		/* 先拷贝 16K字节*/
	bl	copy_and_flush 
	addi	r0,r3,4f@l		/* 跳到4f */
	mtctr	r0			/* in copy and do the rest. */
	bctr				/* jump to the copy */
4:	mr	r5,r25
	bl	copy_and_flush		/* copy the rest */
	b	turn_on_mmu    /*打开MMU*/

机制很简单，就是获取内核大小后，先拷16K，再把剩下的拷过去，然后打开MMU，打开MMU的代码和关闭的类似，这里就不再列举了，看一下拷贝函数copy_and_flush，实现的是拷贝内核到内存物理起始处，并关闭cache。代码如下：

_ENTRY(copy_and_flush)
	addi	r5,r5,-4
	addi	r6,r6,-4
4:	li	r0,L1_CACHE_BYTES/4   /*L1_CACHE_BYTES:0b10000=16*/
	mtctr	r0
3:	addi	r6,r6,4			/* copy a cache line */
	lwzx	r0,r6,r4     /*读单字(4Byte),通过Cache*/
	stwx	r0,r6,r3     /*写单字,从r4加载,存在r3*/
	bdnz	  3b     /*递减计数器,循环每次拷4个字*/
	dcbst	r6,r3			/*Data Cache Block Store,再将r3的值写到内存*/
	sync
	icbi	r6,r3			/*Instruction Cache Block Invalidate,强制清空指令Cache */
	cmplw	0,r6,r5
	blt	4b     /*循环写内存,直到写完(r6>=r5)*/
	sync				/* additional sync needed on g4 */
	isync
	addi	r5,r5,4
	addi	r6,r6,4
	blr

这里的r4是在上面调用relocate_kernel的时候赋的值，为虚拟起始地址-偏移量(偏移量是负的，remember?)，即拷贝的源地址。执行完拷贝后，内核会跳转到trun_on_mmu中，该函数在SRR0中写入了start_here的地址，执行完使能MMU后，中断返回指令自动将SRR1更新为MSR，并在新的MSR控制下将SRR0更新为PC指针，实现绝对跳转，处理器即正式跳到start_here中。在此之后，就不再有前面说的链接地址与实际运行地址不同的事情了，即访问变量时也不用加上r