Linux内核源码分析(七)--start_kernel之local_irq_disable



local_irq_disable的定义有两处,和跟踪调试有关,由CONFIG_TRACE_IRQFLAGS_SUPPORT宏开关加以区分,当关闭这个宏的时候我怀疑2.6的内核定义是颠倒的,翻看最新的4.14.15的内核发现果然是定义颠倒了。不过我们主要关注的是宏开关打开后的定义。

local_irq_disable宏定义在include/linux/irqflags.h文件中。

#define local_irq_disable() \
        do { raw_local_irq_disable(); trace_hardirqs_off(); } while (0)

而raw_local_irq_disable宏定义在include/asm-arm/irqflags.h文件中,跟arm版本有关,由__LINUX_ARM_ARCH__加以区分。

#if __LINUX_ARM_ARCH__ >= 6

#define raw_local_irq_disable() __asm__("cpsid i        @ __cli" : : : "memory", "cc")

#else

#define raw_local_irq_disable()                                 \
        ({                                                      \
                unsigned long temp;                             \
        __asm__ __volatile__(                                   \
        "mrs    %0, cpsr                @ local_irq_disable\n"  \
"       orr     %0, %0, #128\n"                                 \
"       msr     cpsr_c, %0"                                     \
        : "=r" (temp)                                           \
        :                                                       \
        : "memory", "cc");                                      \
        }

#endif

看来使用的指令不一样,不过都是操作cpsr寄存器的I标志位。

1. 简介 在 Linux 内核中,`machine_kexec` 函数是用于实现内核重启(kexec)的重要函数之一,它的作用是在内核运行时,将当前内核的控制权交给新的内核,实现无需重新启动硬件的内核切换。在系统更新或调试时,使用 `machine_kexec` 可以提高操作效率,避免因重启操作导致的系统停机时间和数据丢失。 2. 源代码解析 2.1 函数原型 ```c void (*machine_kexec)(struct kimage *image); ``` 2.2 函数实现 `machine_kexec` 函数的实现由各个架构的内核开发人员完成,具体实现方式因架构而异。例如,在 x86 架构的内核中,`machine_kexec` 函数的实现位于 `arch/x86/kernel/machine_kexec.c` 文件中。 在该文件中,`machine_kexec` 函数的实现主要包含以下几个步骤: 1. 获取新内核的起始地址和大小,检查内核是否有效。 ```c void machine_kexec(struct kimage *image) { unsigned long start = image->start; unsigned long size = image->size; /* Sanity check */ if (!start || !size || start + size > kexec_crash_image->top_down) { printk(KERN_ERR "Kexec: Bad image: start=0x%lx, size=0x%lx, " "top_down=0x%lx\n", start, size, kexec_crash_image->top_down); return; } ``` 2. 保存当前内核的状态,并关闭硬件中断。 ```c /* Disable hardware interrupts */ local_irq_disable(); /* Save the state of the current kernel */ machine_kexec_prepare(image); ``` 3. 将新内核的代码复制到内核的启动地址,并将控制权交给新内核。 ```c /* Copy the new kernel image */ machine_kexec_copy(newstack, start, size); /* Jump to the new kernel */ machine_kexec_jump(newstack, image); } ``` 4. 切换内核。 在 `machine_kexec_jump` 函数中,使用汇编语言实现了实际的内核切换。具体来说,该函数将新内核的起始地址作为参数传递给 `__kernel_entry` 函数(该函数是新内核的入口函数),并使用 `jmp` 指令跳转到该函数,从而实现内核切换。此外,该函数还将一些寄存器的值保存到新的内核堆栈中,以便新内核在启动时可以正确地初始化寄存器。 ```c static void machine_kexec_jump(void *stack, struct kimage *image) { struct pt_regs *regs = (struct pt_regs *)stack; void *entry = __kernel_entry; /* Set up the registers for the new kernel */ machine_kexec_setup_regs(regs, image); /* Jump to the new kernel */ asm volatile ( "movl %0, %%eax\n\t" "movl %1, %%esp\n\t" "jmp *%%eax\n\t" : : "m"(entry), "m"(regs) : "eax"); } ``` 3. 总结 `machine_kexec` 函数是 Linux 内核中实现内核重启的关键函数之一,它通过将当前内核的控制权交给新内核,实现无需重新启动硬件的内核切换。具体实现方式因架构而异,但通常包括获取新内核的起始地址和大小、保存当前内核的状态、将新内核的代码复制到内核的启动地址、将控制权交给新内核等步骤。
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