基于linux2.6.38.8内核启动过程完全解析[一]

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作者：EasyWave                                                                                 时间：2012.02.18

类别：linux驱动开发                                                                           声明：转载，请保留链接

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一： Linux kernel内存存布局

在ARM平台中zImage.bin是一个压缩镜像，它用于将被压缩的kernel解压缩到KERNEL_RAM_PADDR开始的一段内存中，接着跳进真正的kernel去执行。该kernel的执行起点是stext函数，定义于arch/arm/kernel/head.S。在分析ENTRY(stext)前，先介绍此时内存的布局如下图所示：

图一：内存布局［此处借用下网络上已有的图片，自己不想弄图片了］

在我的YL-E2410的平台上，SDRAM的开始内存地址是0x30000000，大小为64M，即0x20000000。 Linux2.6.38.8 ARM kernel将SDRAM的开始地址定义为PHYS_OFFSET。经bootloader加载kernel并由自解压部分代码运行后，最终kernel被放置到KERNEL_RAM_PADDR（=PHYS_OFFSET + TEXT_OFFSET，即0x30008000）地址上的一段内存，经此放置后，kernel代码以后均不会被移动。在arch\arm\mach-s3c2410\Makefile.boot文件，其内容如下：

 zreladdr-y  := 0x30008000
 params_phys-y := 0x30000100

这也验证了为什么内核会被放置在0x30008000的地方了，这个地址必须由Makefile.boot指定。而params_phys-y则是linux Kernel的taglist等参数的起始地址。在进入kernel代码前，即自解压缩阶段，ARM未开启MMU功能。因此启动代码一个重要功能是设置好相应的页表，并开启MMU功能。为了支持MMU功能，kernel镜像中的所有符号，包括代码段和数据段的符号，在链接时都生成了它在开启MMU时，所在物理内存地址映射到的虚拟内存地址。Kernel第一个符号stext为例，在编译链接，它生成的虚拟地址是0xc0008000，而放置它的物理地址为0x30008000。实际上这个变换可以利用简单的公式进行表示：va = pa – PHYS_OFFSET + PAGE_OFFSET。Arm linux最终的kernel空间的页表，就是按照这个关系来建立。之所提及linux的内存映射，原因是在进入kernel代码，里面所有符号地址值为0xCxxxxxxx地址，而此时ARM未开启MMU功能，故在执行stext函数第一条执行时，它的PC值就是stext所在的内存地址（即物理地址，0x30008000）。

二：stext函数详解

stext函数定义在arch/arm/kernel/head.S，它的功能是获取处理器类型和机器类型信息，并创建临时的页表，然后开启MMU功能，并跳进第一个C语言函数start_kernel。stext函数的在前置条件是：MMU, D-cache, 关闭; r0 = 0, r1 = machine nr, r2 = atags prointer.

/*
 * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
 * published by the Free Software Foundation.
 *
 *  Kernel startup code for all 32-bit CPUs
 */
#include <linux/linkage.h>
#include <linux/init.h>

#include <asm/assembler.h>
#include <asm/domain.h>
#include <asm/ptrace.h>
#include <asm/asm-offsets.h>
#include <asm/memory.h>
#include <asm/thread_info.h>
#include <asm/system.h>

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
#include <mach/debug-macro.S&g