微视linux 根文件系统之二 bootloader(以uboot为例)的准备

自己的理解

初始化linux内核镜像结构

static int bootm_start(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc,
		       char * const argv[])
{
	memset((void *)&images, 0, sizeof(images));
	images.verify = env_get_yesno("verify");

	boot_start_lmb(&images);

	bootstage_mark_name(BOOTSTAGE_ID_BOOTM_START, "bootm_start");
	images.state = BOOTM_STATE_START;

	return 0;
}

读取内核镜像头部，获取os和initrd基地址和大小

static int bootm_find_os(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc,
			 char * const argv[])
{
	/* get kernel image header, start address and length */
	os_hdr = boot_get_kernel(cmdtp, flag, argc, argv,
			&images, &images.os.image_start, &images.os.image_len);
			
	
}

修正上一步获取的initrd基地址

int boot_ramdisk_high(struct lmb *lmb, ulong rd_data, ulong rd_len,
		  ulong *initrd_start, ulong *initrd_end)
{
	*initrd_start = (ulong)lmb_alloc_base(lmb, rd_len, 0x1000, initrd_high);
	
	//挪到新的地址
	memmove_wd((void *)*initrd_start, (void *)rd_data, rd_len, CHUNKSZ);
	return 0;
}

将initrd地址保存在设备树，将来用于内核解析

int fdt_initrd(void *fdt, ulong initrd_start, ulong initrd_end)
{
	
	err = fdt_setprop_uxx(fdt, nodeoffset, "linux,initrd-start",
			      (uint64_t)initrd_start, is_u64);

	err = fdt_setprop_uxx(fdt, nodeoffset, "linux,initrd-end",
			      (uint64_t)initrd_end, is_u64);
}

下面是deepseek的回答

在 U-Boot 加载 ARM64 Linux 内核并移交控制权的过程中，内核的启动入口地址实际上是 **`.head.text` 段的 `_text` 符号**（即内核的第一条指令地址）。以下是详细流程：

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### 1. **ARM64 Linux 内核的入口点**
ARM64 Linux 内核的启动入口点定义在 **`arch/arm64/kernel/head.S`** 中，通过链接脚本（`vmlinux.lds`）将 `.head.text` 段放置在镜像的最前面，并标记 `_text` 符号为入口地址。  
关键点：
- **`_text` 符号**：是内核的虚拟地址入口（编译时确定），但实际加载时需要转换为物理地址。
- **`text_offset`**：内核镜像头部（`arm64_image_header`）中的字段，表示内核期望的 **物理加载地址偏移量**（相对于内存起始地址）。

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### 2. **U-Boot 如何获取 `_text` 的物理地址**
U-Boot 并不直接解析内核的符号表（如 `_text`），而是通过以下步骤间接定位入口地址：

#### （1）解析内核镜像头部
U-Boot 读取内核镜像的前 64 字节（`arm64_image_header`），获取以下关键信息：
- **`text_offset`**：内核的物理加载偏移量（通常是 `0x80000`）。
- **`image_size`**：内核镜像大小。
- **`magic`**：校验魔数（`0x644d5241`，即 "ARM\x64"）。

#### （2）计算物理入口地址
U-Boot 根据预定义的 **内存起始地址**（如 `0x40000000` 或 `0x80000000`，由设备决定）和 `text_offset`，计算出内核的物理加载地址：
```
kernel_load_addr = memory_start + text_offset
```
例如：
- 内存起始地址：`0x40000000`
- `text_offset`：`0x80000`  
  则物理加载地址为 `0x40080000`，这就是 `_text` 符号对应的 **实际物理地址**。

#### （3）加载内核镜像
U-Boot 将整个内核镜像（从头部开始）加载到 `kernel_load_addr` 处。此时：
- `.head.text` 段被放置在 `kernel_load_addr`。
- `_text` 符号对应的第一条指令即位于此地址。

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### 3. **控制权移交**
U-Boot 通过 `booti` 命令跳转到内核：
```bash
booti ${kernel_load_addr} ${initrd_addr} ${dtb_addr}
```
- **`kernel_load_addr`**：即 `memory_start + text_offset`，对应 `_text` 的物理地址。
- 内核启动后，会通过 MMU 将物理地址映射到虚拟地址（`_text` 的虚拟地址由链接脚本决定，如 `0xffff800010080000`）。

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### 4. **关键代码与链接脚本**
#### （1）Linux 内核的链接脚本（`vmlinux.lds`）
```ld
SECTIONS {
    . = KIMAGE_VADDR;  /* 内核虚拟地址（如 0xffff800010000000） */
    .head.text : {
        _text = .;     /* _text 符号指向 .head.text 段的起始 */
        *(.head.text)
    }
    /* 其他段... */
}
```
- `KIMAGE_VADDR` 是内核的虚拟地址基址，编译时确定。

#### （2）U-Boot 的启动逻辑（`booti` 命令）
```c
// arch/arm/lib/booti.c
int do_booti(struct cmd_tbl *cmdtp, int flag, int argc, char *const argv[]) {
    // 解析内核头部，获取 text_offset
    // 计算 kernel_load_addr = memory_start + text_offset
    // 跳转到 kernel_load_addr（即 _text 的物理地址）
}
```

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### 5. **为什么 U-Boot 不直接解析 `_text` 符号？**
- **符号表未加载**：U-Boot 不会解析内核的 ELF 符号表（如 `_text`），因为内核镜像可能是压缩的（如 `Image.gz`）或纯二进制格式（`Image`）。
- **依赖固定约定**：ARM64 内核通过 `text_offset` 明确指定物理加载偏移量，U-Boot 只需按约定加载即可。

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### 6. **总结**
- **`_text` 是虚拟地址**：由内核链接脚本定义，编译时确定。
- **`text_offset` 是物理偏移量**：由内核头部指定，U-Boot 通过 `memory_start + text_offset` 计算出 `_text` 的实际加载地址。
- **U-Boot 跳转的地址**：就是 `_text` 对应的物理地址（`kernel_load_addr`）。

整个过程体现了 **“内核告诉 U-Boot 如何加载自己”** 的协作机制，而非 U-Boot 主动解析内核内部符号。

注意

uboot加载内核和设备树的时候就解析了内核和设备树的头部，并且把去掉头之后的真正内容放在内存里面。

理由：如果内核大小和头部有问题使用uboot命令 kernel load和设备树加载命令会失败

参考

ramdisk与 initrd、initramfs的关系
https://blog.youkuaiyun.com/findstr/article/details/6990801