uboot启动kernel使用命令过程分析

本文从代码角度，分析uboot如何使用环境变量以及加载命令，启动kernel的。

本文以armV8 CPU为例子（例如RK1808或者7ev），其他架构类型基本一样。

1. uboot启动流程简介

        为了让读者知道本文介绍的知识点在uboot所在位置，在介绍之前，先简单回顾下uboot的启动流程。

        从uboot链接脚本（u-boot\arch\arm\cpu\armv8\u-boot.lds）可知，uboot的启动入口符号 _start：

.......
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
#ifdef CONFIG_ARMV8_SECURE_BASE
	/DISCARD/ : { *(.rela._secure*) }
#endif
	. = 0x00000000;

	. = ALIGN(8);
	.text :
	{
		*(.__image_copy_start)
		CPUDIR/start.o (.text*)
		*(.text*)
	}
........

而_start符号定义在 u-boot\arch\arm\cpu\armv8\start.S 文件里：

.globl	_start
_start:
#ifdef CONFIG_ENABLE_ARM_SOC_BOOT0_HOOK
/*
 * Various SoCs need something special and SoC-specific up front in
 * order to boot, allow them to set that in their boot0.h file and then
 * use it here.
 */
#include <asm/arch/boot0.h>
#else
	b	reset
#endif

start.S主要对CPU环境初始化，最后跳转到_main符号地址，_main定义在u-boot\arch\arm\lib\crt0_64.S：

ENTRY(_main)

分析该文件，做了一些列初始化，包括为C环境做的准备等，主要跳转了两个函数：board_init_f 和 board_init_r。

其中board_init_f定义在uboot/common/board_f.c里，该函数主要执行了init_sequence_f定义的函数结构体，至于具体做了什么，留着专题分析，本文重点不在这里。

void board_init_f(ulong boot_flags)
{
	gd->flags = boot_flags;
	gd->have_console = 0;

	if (initcall_run_list(init_sequence_f))
		hang();

#if !defined(CONFIG_ARM) && !defined(CONFIG_SANDBOX) && \
		!defined(CONFIG_EFI_APP) && !CONFIG_IS_ENABLED(X86_64)
	/* NOTREACHED - jump_to_copy() does not return */
	hang();
#endif
}

crt0_64.S最后跳转至board_init_r函数，该函数定义在u-boot\common\board_r.c，该函数也是执行了init_sequence_r定义的函数结构体，而init_sequence_r（u-boot\common\board_r.c里定义）定义的函数集里，最后执行的函数是run_main_loop，查看run_main_loop（u-boot\common\board_r.c里定义）函数定义知道最后跳转到main_loop。

void board_init_r(gd_t *new_gd, ulong dest_addr)
{
	/*
	 * Set up the new global data pointer. So far only x86 does this
	 * here.
	 * TODO(sjg@chromium.org): Consider doing this for all archs, or
	 * dropping the new_gd parameter.
	 */
.............

	if (initcall_run_list(init_sequence_r))
		hang();

	/* NOTREACHED - run_main_loop() does not return */
	hang();
}

static int run_main_loop(void)
{
.....
	for (;;)
		main_loop();
	return 0;
}

main_loop定义在u-boot\common\main.c，main_loop是uboot最后进入的一个函数，主要执行如下动作：初始化跳转kernel前环境，响应看客户按键，读取环境变量并执行命令跳转至kernel，跳转失败后续处理等。

本文主要分析uboot如何利用环境变量执行命令跳转至kernel，主要在main_loop函数里。

2. uboot使用环境变量跳转kernel

        在main_loop里，可以看到uboot在执行了bootdelay_process（u-boot\common\autoboot.c）函数，读取包括bootdelay、bootcmd等环境变量值，其中bootcmd是启动kernel的命令：

const char *bootdelay_process(void)
{
	char *s;
	int bootdelay;
........
	s = env_get("bootdelay");
	bootdelay = s ? (int)simple_strtol(s, NULL, 10) : CONFIG_BOOTDELAY;
.......
	debug("### main_loop entered: bootdelay=%d\n\n", bootdelay);  
.......
	s = env_get("bootcmd");

	process_fdt_options(gd->fdt_blob);
	stored_bootdelay = bootdelay;

	return s;
}

在读取到bootcmd命令内容后，main_loop又执行了autoboot_command（u-boot\common\autoboot.c）函数，来执行bootcmd的命令内容。所以接下来看下bootcmd内容从来哪里来，内容是什么，以及过程中执行了哪些命令才能加载kernel并跳转的。

3. bootcmd的命令内容分析

        bootcmd命令定义在u-boot\include\env_default.h文件，放到default_environment这个大的结构体，该结构体会在uboot启动的时候，根据内容被加载成可识别环境变量内容。从中可可看到bootcmd内容来自CONFIG_BOOTCOMMAND，说明用户可自定义bootcmd的内容。

env_t environment __UBOOT_ENV_SECTION__ = {
.......
	{
#elif defined(DEFAULT_ENV_INSTANCE_STATIC)
static char default_environment[] = {
#else
const uchar default_environment[] = {