linux内核启动解压过程分析

落日映苍穹つ 2022-03-26 14:07 275阅读 0赞

http://chxxxyg.blog.163.com/blog/static/150281193201072603030285/  
文件arch/arm/boot/compressed/head.S是linux内核启动过程执行的第一个文件。  
 119                 .align  
 120                 .arm                            @ Always enter in ARM state  
 121 start:  
 122                 .type   start,\#function  ＠type指定start这个符号是函数类型  
 123                 .rept   7         ＠重复7次 mov r0, r0，  
 124                 mov     r0, r0    ＠空操作，让前面所取指令得以执行。  
 125                 .endr  
 126    ARM(         mov     r0, r0          ) ＠空操作，让前面所取指令得以执行。  
 127    ARM(         b       1f              )   ＠跳转  
 128  THUMB(         adr     r12, BSYM(1f)   )  
 129  THUMB(         bx      r12             )  
 130  
/\*  
魔数0x016f2818是在bootloader中用于判断zImage的存在，  
而zImage的判别的magic number为0x016f2818，这个也是内核和bootloader约定好的。  
\*/  
 131                 .word   0x016f2818              @ Magic numbers to help the loader  
 132                 .word   start                   @ absolute load/run zImage address  
 133                 .word   \_edata                  @ zImage end address  
 134  THUMB(         .thumb                  )  
r1和r2中分别存放着由bootloader传递过来的architecture ID和指向标记列表的指针。  
 135 1:              mov     r7, r1                  @ save architecture ID  
 136                 mov     r8, r2                  @ save atags pointer  
/\*  
这也标志着u-boot将系统完全的交给了OS，bootloader生命终止。之后会读取  
cpsr并判断是否处理器处于supervisor模式——从u-boot进入kernel，系统已经处于SVC32模式；  
而利用angel进入则处于user模式，还需要额外两条指令。之后是再次确认中断关闭，并完成cpsr写入  
\*/  
 137  
 138 \#ifndef \_\_ARM\_ARCH\_2\_\_  
 139                 /\*  
 140                  \* Booting from Angel - need to enter SVC mode and disable  
 141                  \* FIQs/IRQs (numeric definitions from angel arm.h source).  
 142                  \* We only do this if we were in user mode on entry.  
 143                  \*/  
 144                 mrs     r2, cpsr                @ get current mode  
 145                 tst     r2, \#3                  @ not user?  
 146                 bne     not\_angel  
 147                 mov     r0, \#0x17               @ angel\_SWIreason\_EnterSVC 0x17是angel\_SWIreason\_EnterSVC半主机操作  
 148  ARM(           swi     0x123456        )       @ angel\_SWI\_ARM 0x123456是arm指令集的半主机操作编号  
 149  THUMB(         svc     0xab            )       @ angel\_SWI\_THUMB  
 150 not\_angel:  
 151                 mrs     r2, cpsr                @ turn off interrupts to  
 152                 orr     r2, r2, \#0xc0           @ prevent angel from running  
 153                 msr     cpsr\_c, r2  ＠这里将cpsr中I、F位分别置“1”，关闭IRQ和FIQ  
 154 \#else  
 155                 teqp    pc, \#0x0c000003         @ turn off interrupts  
 156 \#endif  
/\*LC0表是链接文件arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds  
（这个lds文件是由arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds.in生成的）的各段入口。  
 10 OUTPUT\_ARCH(arm)  
 11 ENTRY(\_start)  
 12 SECTIONS  
 13 \{  
 14   /DISCARD/ : \{  
 15     \*(.ARM.exidx\*)  
 16     \*(.ARM.extab\*)  
 17     /\*  
 18      \* Discard any r/w data - this produces a link error if we have any,  
 19      \* which is required for PIC decompression.  Local data generates  
 20      \* GOTOFF relocations, which prevents it being relocated independently  
 21      \* of the text/got segments.  
 22      \*/  
 23     \*(.data)  
 24   \}  
 25  
 26   . = 0;  
 27   \_text = .;  
 28  
 29   .text : \{  
 30     \_start = .;  
 31     \*(.start)  
 32     \*(.text)  
 33     \*(.text.\*)  
 34     \*(.fixup)  
 35     \*(.gnu.warning)  
 36     \*(.rodata)  
 37     \*(.rodata.\*)  
 38     \*(.glue\_7)  
 39     \*(.glue\_7t)  
 40     \*(.piggydata)  
 41     . = ALIGN(4);  
 42   \}  
 43  
 44   \_etext = .;  
 45  
 46   \_got\_start = .;  
 47   .got                  : \{ \*(.got) \}  
 48   \_got\_end = .;  
 49   .got.plt              : \{ \*(.got.plt) \}  
 50   \_edata = .;  
 51  
 52   . = ALIGN(8);  
 53   \_\_bss\_start = .;  
54   .bss                  : \{ \*(.bss) \}  
 55   \_end = .;  
 56  
 57   . = ALIGN(8);         /\* the stack must be 64-bit aligned \*/  
 58   .stack                : \{ \*(.stack) \}  
 59  
 60   .stab 0               : \{ \*(.stab) \}  
 61   .stabstr 0            : \{ \*(.stabstr) \}  
 62   .stab.excl 0          : \{ \*(.stab.excl) \}  
 63   .stab.exclstr 0       : \{ \*(.stab.exclstr) \}  
 64   .stab.index 0         : \{ \*(.stab.index) \}  
 65   .stab.indexstr 0      : \{ \*(.stab.indexstr) \}  
 66   .comment 0            : \{ \*(.comment) \}  
 67 \}  
 68  
展开如下表：  
假定zImage在内存中的初始地址为0x30008000(这个地址由bootloader决定，位置不固定)1、初始状态  
[![3223451433291935338.jpg][]][3223451433291935338.jpg]  
链接文件arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds中的连接地址都是位置无关的，即都是以0地址为偏移的。  
而此时内核已被bootloader搬移到了SDRAM中。链接地址应该加上这个偏移。  
 \*/  
.........前面是注释  
 168                 .text  
 169  
 170 \#ifdef CONFIG\_AUTO\_ZRELADDR  
 171                 @ determine final kernel image address  
 172                 mov     r4, pc  
 173                 and     r4, r4, \#0xf8000000  
 174                 add     r4, r4, \#TEXT\_OFFSET  
 175 \#else  
 176                 ldr     r4, =zreladdr  
 177 \#endif  
 178  
 179                 bl      cache\_on  
 180  
 181 restart:        adr     r0, LC0  
指令adr是基于PC的值来获取标号LC0 的地址的，由于内核已被搬移，标号LC0的地址不是以地址0为偏移的,这中间就存在一个固定的地址偏移，在s3c2410中是0x30008000.  
 182                 ldmia   r0, \{r1, r2, r3, r6, r10, r11, r12\}  
 183                 ldr     sp, \[r0, \#28\]  
 184  
 185                 /\*  
 186                  \* We might be running at a different address.  We need  
 187                  \* to fix up various pointers.  
 188                  \*/  
 189                 sub     r0, r0, r1       @ calculate the delta offset这里获得当前运行地址与链接地址的偏移量，存入r0中为0x30008000.  
 190                 add     r6, r6, r0              @ \_edata  
 191                 add     r10, r10, r0            @ inflated kernel size location  
 192  
 193                 /\*  
 194                  \* The kernel build system appends the size of the  
 195                  \* decompressed kernel at the end of the compressed data  
 196                  \* in little-endian form.  
 197                  \*/  
 198                 ldrb    r9, \[r10, \#0\]  
 199                 ldrb    lr, \[r10, \#1\]

[3223451433291935338.jpg]: http://img.ph.126.net/3mWyVuDtlYArkMI1BX8cbA==/3223451433291935338.jpg