kernel启动流程-head.S的执行_4.el2_setup

最新推荐文章于 2024-08-07 13:53:50 发布

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#boot

本文基于《arm64_linux head.S的执行流程》系列文章，针对内核5.10，分析head.S的el2_setup执行过程。包括选择栈、判断异常级别、设置端模式、支持VHE或Hyp模式、启动定时器、GIC设置等工作，最后总结了el2_setup的主要工作内容。

1.前言

kernel版本：5.10
平台：arm64

本专题主要基于《arm64_linux head.S的执行流程》系列文章，前者是基于3.18，本专题针对的是内核5.10。主要分析head.S的执行过程。本文主要记录head.S的el2_setup执行过程。

2. el2_setup

选择栈

 msr     SPsel, #1

由于当前异常级别可能是EL1也可能是EL2，因此msr SPsel, #1切换到当前异常级别的SP，如果当前为EL1，则切换到SPEL1，如果当前为EL2，则切换到SPEL2

判断当前的异常级别

mrs     x0, CurrentEL
cmp     x0, #CurrentEL_EL2
b.eq    1f

从CurrentEL获取当前的异常级别，保存到x0中，并判断是否处于EL2, 如果处于EL2则直接跳转到1f设置EL2的端模式

设置EL2端模式

1:      mov_q   x0, (SCTLR_EL2_RES1 | ENDIAN_SET_EL2)
msr     sctlr_el2, x0

设置EL2下为大端存储

设置EL0/EL1的端模式

 mov_q   x0, (SCTLR_EL1_RES1 | ENDIAN_SET_EL1)
 msr     sctlr_el1, x0
 mov     w0, #BOOT_CPU_MODE_EL1
 isb
 ret

如果处于EL1级别，设置EL0和EL1下为大端存储，将启动时的异常级别EL1保存到w0

VHE支持

#ifdef CONFIG_ARM64_VHE
        /*
         * Check for VHE being present. For the rest of the EL2 setup,
         * x2 being non-zero indicates that we do have VHE, and that the
         * kernel is intended to run at EL2.
         */
        mrs     x2, id_aa64mmfr1_el1
        ubfx    x2, x2, #ID_AA64MMFR1_VHE_SHIFT, #4
#else
        mov     x2, xzr
#endif

通过读取id_aa64mmfr1_el1，存入X2, 判断CPU是支持虚拟主机扩展VHE模式，还是传统的分离Hyp模式。

vhe的全称是Virtualization Host Extension support。是armv8.1的新特性，其最终要就是支持type-2的hypervisors 这种扩展让kernel直接跑在el2上，这样可以减少host和guest之间share的寄存器，并减少overhead of virtualization 具体实现如下面的patch：https://lwn.net/Articles/650524/

Hyp configuration

/* Hyp configuration. */
mov_q   x0, HCR_HOST_NVHE_FLAGS
cbz     x2, set_hcr
mov_q   x0, HCR_HOST_VHE_FLAGS
set_hcr:
		msr     hcr_el2, x0
		isb

当寄存器x2，零表示Hyp模式；非零表示VHE模式
HCR_HOST_NVHE_FLAGS宏定义如下：

#define HCR_HOST_NVHE_FLAGS (HCR_RW | HCR_API | HCR_APK | HCR_ATA)

HCR_HOST_NVHE_FLAGS宏定义如下

#define HCR_HOST_NVHE_FLAGS (HCR_RW | HCR_API | HCR_APK | HCR_ATA)

access physical timer and counter

        /*
         * Allow Non-secure EL1 and EL0 to access physical timer and counter.
         * This is not necessary for VHE, since the host kernel runs in EL2,
         * and EL0 accesses are configured in the later stage