正点原子 发表于 2022-1-14 18:09:14

《领航者ZYNQ之嵌入式Linux开发指南_V2.0》第十七章 Linux内核启动

1)实验平台:正点原子领航者V2 ZYNQ开发板
2)章节摘自【正点原子】《领航者ZYNQ之嵌入式Linux开发指南_V2.0》
3)购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?id=609032204975
4)全套实验源码+手册+视频下载地址:http://www.openedv.com/thread-329957-1-1.html
5)正点原子官方B站:https://space.bilibili.com/394620890
6)正点原子FPGA技术交流QQ群:90562473







第十七章 Linux内核启动流程
       看完Linux内核的顶层Makefile文件以后我们再来看下Linux内核的大致启动流程。Linux内核的启动流程要比uboot复杂的多,涉及到的内容也更多,因此本章我们大致的了解一下Linux内核的启动流程即可。

       1.1链接脚本vmlinux.lds
       要分析Linux启动流程,同样需要先编译一下Linux源码,因为有很多文件是需要编译才会生成的。首先分析Linux内核的连接脚本文件arch/arm/kernel/vmlinux.lds,通过链接脚本可以找到Linux内核的第一行程序是从哪里执行的。vmlinux.lds链接脚本中有如下代码:
1 OUTPUT_ARCH(arm)
2 ENTRY(stext)
3 jiffies = jiffies_64;
4 SECTIONS
5 {
6/DISCARD/ : {
7   *(.ARM.exidx.exit.text)
8   *(.ARM.extab.exit.text)
……      第2行的ENTRY指明了了Linux内核入口,入口为stext,stext定义在文件arch/arm/kernel/head.S中,因此要分析Linux内核的启动流程,就得先从文件arch/arm/kernel/head.S的stext处开始分析。
      1.2Linux内核启动流程分析
1.2.1Linux内核入口stext
      stext是Linux内核的入口地址,在文件arch/arm/kernel/head.S中有如下所示提示内容:
/*
* Kernel startup entry point.
* ---------------------------
*
* This is normally called from the decompressor code.The requirements
* are: MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
* r1 = machine nr, r2 = atags or dtb pointer.
.....
*/      根据该提示可知Linux内核启动之前要求如下:
      ①、关闭MMU。
      ②、关闭D-cache。
      ③、I-Cache无所谓。
      ④、r0=0。
      ⑤、r1=machine nr(也就是机器ID)。
      ⑥、r2=atags或者设备树(dtb)首地址。
      Linux内核的入口点stext其实相当于内核的入口函数,stext函数内容如下:
示例代码 17.2.1 arch/arm/kernel/head.S代码段
80 ENTRY(stext)
……
88 #ifdef CONFIG_ARM_VIRT_EXT
89bl__hyp_stub_install
90 #endif
91@ ensure svc mode and all interrupts masked
92safe_svcmode_maskall r9
93
94mrc p15, 0, r9, c0, c0      @ get processor id
95bl__lookup_processor_type   @ r5=procinfo r9=cpuid
96movs    r10, r5             @ invalid processor (r5=0)?
97THUMB( it   eq )      @ force fixup-able long branch encoding
98beq __error_p         @ yes, error 'p'
……
108 #ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
……
113 #else
114   ldr r8, =PLAT_PHYS_OFFSET       @ always constant in this case
115 #endif
116
117   /*
118      * r1 = machine no, r2 = atags or dtb,
119      * r8 = phys_offset, r9 = cpuid, r10 = procinfo
120      */
121   bl__vet_atags
122 #ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
123   bl__fixup_smp
124 #endif
125 #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT
126   bl__fixup_pv_table
127 #endif
128   bl__create_page_tables
129
130   /*
131      * The following calls CPU specific code in a position independent
132      * manner.See arch/arm/mm/proc-*.S for details.r10 = base of
133      * xxx_proc_info structure selected by __lookup_processor_type
134      * above.
135      *
136      * The processor init function will be called with:
137      *r1 - machine type
138      *r2 - boot data (atags/dt) pointer
139      *r4 - translation table base (low word)
140      *r5 - translation table base (high word, if LPAE)
141      *r8 - translation table base 1 (pfn if LPAE)
142      *r9 - cpuid
143      *r13 - virtual address for __enable_mmu -> __turn_mmu_on
144      *
145      * On return, the CPU will be ready for the MMU to be turned on,
146      * r0 will hold the CPU control register value, r1, r2, r4, and
147      * r9 will be preserved.r5 will also be preserved if LPAE.
148      */
149   ldr r13, =__mmap_switched      @ address to jump to after
150                         @ mmu has been enabled
151   badr    lr, 1f          @ return (PIC) address
152 #ifdef CONFIG_ARM_LPAE
153   mov r5, #0            @ high TTBR0
154   mov r8, r4, lsr #12         @ TTBR1 is swapper_pg_dir pfn
155 #else
156   mov r8, r4            @ set TTBR1 to swapper_pg_dir
157 #endif
158   ldr r12,
159   add r12, r12, r10
160   ret r12
161 1:b   __enable_mmu
162 ENDPROC(stext)       第88行,如果配置了CONFIG_ARM_VIRT_EXT(ARM虚拟化扩展)则跳转到__hyp_stub_install处。__hyp_stub_install定义在arch\arm\kernel\hyp-stub.S文件中。
       第92行,调用函数safe_svcmode_maskall确保CPU处于SVC模式,并且关闭了所有的中断。safe_svcmode_maskall定义在文件arch/arm/include/asm/assembler.h中。
       第94行,读处理器ID,ID值保存在r9寄存器中。
       第95行,调用函数__lookup_processor_type检查当前系统是否支持此CPU,如果支持的就获取procinfo信息。procinfo是proc_info_list类型的结构体, proc_info_list在文件 arch/arm/include/asm/procinfo.h中的定义如下:
示例代码 17.2.2 proc_info_list结构体
struct proc_info_list {
    unsigned int                      cpu_val;
    unsigned int                cpu_mask;
    unsigned long               __cpu_mm_mmu_flags;         /* used by head.S */
    unsigned long               __cpu_io_mmu_flags;         /* used by head.S */
    unsigned long               __cpu_flush;                /* used by head.S */
    const char                      *arch_name;
    const char                      *elf_name;
    unsigned int                elf_hwcap;
    const char                      *cpu_name;
    struct processor            *proc;
    struct cpu_tlb_fns          *tlb;
    struct cpu_user_fns         *user;
    struct cpu_cache_fns      *cache;
};       Linux内核将每种处理器都抽象为一个proc_info_list结构体,每种处理器都对应一个procinfo。因此可以通过处理器ID来找到对应的procinfo结构,__lookup_processor_type函数找到对应处理器的procinfo以后会将其保存到r5寄存器中。
       继续回到示例代码 17.2.1中,第121行,调用函数__vet_atags验证atags或设备树(dtb)的合法性。函数__vet_atags定义在文件arch/arm/kernel/head-common.S中。
       第128行,调用函数__create_page_tables创建页表。
       第149行,将函数__mmap_switched的地址保存到r13寄存器中。__mmap_switched定义在文件arch/arm/kernel/head-common.S,__mmap_switched最终会调用start_kernel函数。
       第161行,调用__enable_mmu函数使能MMU,__enable_mmu定义在文件arch/arm/kernel/head.S中。__enable_mmu最终会通过调用__turn_mmu_on来打开MMU,__turn_mmu_on最后会执行r13里面保存的__mmap_switched函数。
1.2.2__mmap_switched函数
      __mmap_switched函数定义在文件arch/arm/kernel/head-common.S中,函数代码如下:
示例代码 17.2.3 __mmap_switched函数
81__mmap_switched:
82      adr r3, __mmap_switched_data
83
84      ldmia   r3!, {r4, r5, r6, r7}
85      cmp r4, r5            @ Copy data segment if needed
861:    cmpne   r5, r6
87      ldrne   fp, , #4
88      strne   fp, , #4
89      bne 1b
90
91      mov fp, #0            @ Clear BSS (and zero fp)
921:    cmp r6, r7
93      strcc   fp, ,#4
94      bcc 1b
95
96   ARM(ldmia   r3, {r4, r5, r6, r7, sp})
97   THUMB( ldmia   r3, {r4, r5, r6, r7}    )
98   THUMB( ldr sp,        )
99      str r9,             @ Save processor ID
100   str r1,             @ Save machine type
101   str r2,             @ Save atags pointer
102   cmp r7, #0
103   strne   r0,             @ Save control register values
104   b   start_kernel
105 ENDPROC(__mmap_switched)       第104行最终调用start_kernel来启动Linux内核,start_kernel函数定义在文件init/main.c中。
1.2.3start_kernel函数
       start_kernel通过调用众多的子函数来完成Linux启动之前的一些初始化工作,由于start_kernel函数里面调用的子函数太多,而这些子函数又很复杂,因此我们简单的来看一下一些重要的子函数。精简并添加注释后的start_kernel函数内容如下:
示例代码 17.2.4 start_kernel函数
asmlinkage __visible void __init start_kernel(void)
{
    char *command_line;
    char *after_dashes;

set_task_stack_end_magic(&init_task);/* 设置任务栈结束魔术数,用于栈溢出检测 */
    smp_setup_processor_id();   /* 跟SMP有关(多核处理器),设置处理器ID。
                                    * 有很多资料说ARM架构下此函数为空函数,那是因
                                    * 为他们用的老版本Linux,而那时候ARM还没有多
                                    * 核处理器。
*/
    debug_objects_early_init();         /* 做一些和debug有关的初始化 */
    cgroup_init_early();         /* cgroup初始化,cgroup用于控制Linux系统资源*/
    local_irq_disable();      /* 关闭当前CPU中断 */
    early_boot_irqs_disabled = true;

    /*
   * 中断关闭期间做一些重要的操作,然后打开中断
   */
    boot_cpu_init();                  /* 跟CPU有关的初始化 */
    page_address_init();                /* 页地址相关的初始化 */
    pr_notice("%s", linux_banner);/* 打印Linux版本号、编译时间等信息 */
    setup_arch(&command_line);/* 架构相关的初始化,此函数会解析传递进来的      
                                    * ATAGS或者设备树(DTB)文件。会根据设备树里面
                                    * 的model和compatible这两个属性值来查找
                                    * Linux是否支持这个单板。此函数也会获取设备树
                                    * 中chosen节点下的bootargs属性值来得到命令
                                    * 行参数,也就是uboot中的bootargs环境变量的
* 值,获取到的命令行参数会保存到
*command_line中。
                                    */
    mm_init_cpumask(&init_mm);         /* 看名字,应该是和内存有关的初始化 */
    setup_command_line(command_line);   /* 好像是存储命令行参数 */
    setup_nr_cpu_ids();             /* 如果只是SMP(多核CPU)的话,此函数用于获取
                                       * CPU核心数量,CPU数量保存在变量
                                       * nr_cpu_ids中。
*/
    setup_per_cpu_areas(); /* 在SMP系统中有用,设置每个CPU的per-cpu数据 */
boot_cpu_state_init();   
smp_prepare_boot_cpu();   

    build_all_zonelists(NULL, NULL);         /* 建立系统内存页区(zone)链表 */
    page_alloc_init();                        /* 处理用于热插拔CPU的页 */

/* 打印命令行信息 */   
pr_notice("Kernel command line: %s\n", boot_command_line);
    parse_early_param();            /* 解析命令行中的console参数 */
    after_dashes = parse_args("Booting kernel",
                  static_command_line, __start___param,
                  __stop___param - __start___param,
                  -1, -1, &unknown_bootoption);
    if (!IS_ERR_OR_NULL(after_dashes))
      parse_args("Setting init args", after_dashes, NULL, 0, -1, -1,
               set_init_arg);

    jump_label_init();

    setup_log_buf(0);                        /* 设置log使用的缓冲区*/
    pidhash_init();         /* 构建PID哈希表,Linux中每个进程都有一个ID,
                                  * 这个ID叫做PID。通过构建哈希表可以快速搜索进程
                                  * 信息结构体。
                                  */
vfs_caches_init_early();      /* 预先初始化vfs(虚拟文件系统)的目录项和索引节点缓存*/
    sort_main_extable();                /* 定义内核异常列表 */
    trap_init();                        /* 完成对系统保留中断向量的初始化 */
    mm_init();                                 /* 内存管理初始化 */

    sched_init();                     /* 初始化调度器,主要是初始化一些结构体 */
    preempt_disable();                  /* 关闭优先级抢占 */
    if (WARN(!irqs_disabled(),          /* 检查中断是否关闭,如果没有的话就关闭中断 */
         "Interrupts were enabled *very* early, fixing it\n"))
      local_irq_disable();
radix_tree_init();
workqueue_init_early(); /*允许及早创建工作队列和工作项排队/取消。工作项的执行取决于kthread,并在workqueue_init()之后开始。*/
rcu_init();         /* 初始化RCU,RCU全称为Read Copy Update(读-拷贝修改) */
    trace_init();      /* 跟踪调试相关初始化 */

    context_tracking_init();   
    radix_tree_init();            /* 基数树相关数据结构初始化 */
    early_irq_init();            /* 初始中断相关初始化,主要是注册irq_desc结构体变
                                  * 量,因为Linux内核使用irq_desc来描述一个中断。
                                  */
    init_IRQ();               /* 中断初始化 */
    tick_init();                /* tick初始化 */
    rcu_init_nohz();            
    init_timers();            /* 初始化定时器 */
    hrtimers_init();            /* 初始化高精度定时器 */
    softirq_init();             /* 软中断初始化 */
    timekeeping_init();         
    time_init();                        /* 初始化系统时间 */
sched_clock_postinit();
printk_safe_init();   
    perf_event_init();
    profile_init();
    call_function_init();
    WARN(!irqs_disabled(), "Interrupts were enabled early\n");
    early_boot_irqs_disabled = false;
    local_irq_enable();             /* 使能中断 */

    kmem_cache_init_late();      /* slab初始化,slab是Linux内存分配器*/
    console_init();               /* 初始化控制台,之前printk打印的信息都存放
                                 * 缓冲区中,并没有打印出来。只有调用此函数
                                 * 初始化控制台以后才能在控制台上打印信息。
                                 */
    if (panic_later)            
      panic("Too many boot %s vars at `%s'", panic_later,
            panic_param);

    lockdep_info();/* 如果定义了宏CONFIG_LOCKDEP,那么此函数打印一些信息。*/

    locking_selftest()                /* 锁自测 */   
    ......
    page_ext_init();      
    kmemleak_init();                      /* kmemleak初始化,kmemleak用于检查内存泄漏 */
debug_objects_mem_init();
setup_per_cpu_pageset();   
    numa_policy_init();
    if (late_time_init)
      late_time_init();      
    calibrate_delay(); /* 测定BogoMIPS值,可以通过BogoMIPS来判断CPU的性能
                            * BogoMIPS设置越大,说明CPU性能越好。
                            */
    pidmap_init();             /* PID位图初始化 */
    anon_vma_init();            /* 生成anon_vma slab缓存 */         
    acpi_early_init();
    ......
    thread_stack_cache_init();   
    cred_init();               /* 为对象的每个用于赋予资格(凭证)         */
    fork_init();               /* 初始化一些结构体以使用fork函数         */
    proc_caches_init();         /* 给各种资源管理结构分配缓存               */
    buffer_init();               /* 初始化缓冲缓存                                       */
    key_init();                   /* 初始化密钥                                                 */
    security_init();             /* 安全相关初始化                                       */
    dbg_late_init();
    vfs_caches_init(totalram_pages);      /* 为VFS创建缓存         */
    signals_init();                                     /* 初始化信号               */

    proc_root_init();                                 /* 注册并挂载proc文件系统 */
    nsfs_init();               
    cpuset_init();               /* 初始化cpuset,cpuset是将CPU和内存资源以逻辑性
                               * 和层次性集成的一种机制,是cgroup使用的子系统之一
                               */
    cgroup_init();                              /* 初始化cgroup */
    taskstats_init_early();             /* 进程状态初始化 */
    delayacct_init();

    check_bugs();                     /* 检查写缓冲一致性 */

    acpi_subsystem_init();      
    sfi_init_late();

    if (efi_enabled(EFI_RUNTIME_SERVICES)) {
      efi_free_boot_services();
    }

    rest_init();                        /* rest_init函数 */
}       start_kernel里面调用了大量的函数,每一个函数都是一个庞大的知识点,如果想要学习Linux内核,那么这些函数就需要去详细的研究。本教程注重于嵌入式Linux入门,因此不会去讲太多关于Linux内核的知识。start_kernel函数最后调用了rest_init,接下来简单看一下rest_init函数。
1.2.4rest_init函数
       rest_init函数定义在文件init/main.c中,函数内容如下:
示例代码 17.2.5 rest_init函数
390 static noinline void __ref rest_init(void)
391 {
392   struct task_struct *tsk;
393   int pid;
394
395   rcu_scheduler_starting();
396   /*
397      * We need to spawn init first so that it obtains pid 1, however
398      * the init task will end up wanting to create kthreads, which, if
399      * we schedule it before we create kthreadd, will OOPS.
400      */
401   pid = kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
402   /*
403      * Pin init on the boot CPU. Task migration is not properly working
404      * until sched_init_smp() has been run. It will set the allowed
405      * CPUs for init to the non isolated CPUs.
406      */
407   rcu_read_lock();
408   tsk = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
409   set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask_of(smp_processor_id()));
410   rcu_read_unlock();
411
412   numa_default_policy();
413   pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);
414   rcu_read_lock();
415   kthreadd_task = find_task_by_pid_ns(pid, &init_pid_ns);
416   rcu_read_unlock();
417
418   /*
419      * Enable might_sleep() and smp_processor_id() checks.
420      * They cannot be enabled earlier because with CONFIG_PRREMPT=y
421      * kernel_thread() would trigger might_sleep() splats. With
422      * CONFIG_PREEMPT_VOLUNTARY=y the init task might have scheduled
423      * already, but it's stuck on the kthreadd_done completion.
424      */
425   system_state = SYSTEM_SCHEDULING;
426
427   complete(&kthreadd_done);
428
429   /*
430      * The boot idle thread must execute schedule()
431      * at least once to get things moving:
432      */
433   schedule_preempt_disabled();
434   /* Call into cpu_idle with preempt disabled */
435   cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
436 }       第395行,调用函数rcu_scheduler_starting,启动RCU锁调度器
       第401行,调用函数kernel_thread创建kernel_init线程,也就是大名鼎鼎的init内核进程。init进程的PID为1。init进程一开始是内核进程(也就是运行在内核态),后面init进程会在根文件系统中查找名为“init”这个程序,这个“init”程序处于用户态,通过运行这个“init”程序,init进程就会实现从内核态到用户态的转变。
       第413行,调用函数kernel_thread创建kthreadd内核进程,此内核进程的PID为2。kthread进程负责所有内核进程的调度和管理。
       第435行,最后调用函数cpu_startup_entry来进入idle进程,cpu_startup_entry会调用cpu_idle_loop,cpu_idle_loop是个while循环,也就是idle进程代码。idle进程的PID为0,idle进程叫做空闲进程,如果学过FreeRTOS或者UCOS的话应该听说过空闲任务。idle空闲进程就和空闲任务一样,当CPU没有事情做的时候就在idle空闲进程里面“瞎逛游”,反正就是给CPU找点事做。当其他进程要工作的时候就会抢占idle进程,从而夺取CPU使用权。其实可以看到idle进程并没有使用kernel_thread或者fork函数来创建,因为它是由主进程演变而来的。
       在Linux终端中输入“ps -A”就可以打印出当前系统中的所有进程,其中就能看到init进程和kthreadd进程,如下图所示:

图 17.2.1 Linux系统当前进程
       从上图可以看出,init进程的PID为1,kthreadd进程的PID为2。之所以上图中没有显示PID为0的idle进程,那是因为idle进程是内核进程。我们接下来重点看一下init进程,kernel_init就是init进程的进程函数。
1.2.5init进程
       kernel_init函数就是init进程具体做的工作,定义在文件init/main.c中,函数内容如下:
示例代码 17.2.6 kernel_init函数
989static int __ref kernel_init(void *unused)
990{
991   int ret;
992
993   kernel_init_freeable();
994    /* need to finish all async __init code before freeing the memory */
995   async_synchronize_full();
996   ftrace_free_init_mem();
997   free_initmem();
998   mark_readonly();
999   system_state = SYSTEM_RUNNING;
1000    numa_default_policy();
1001
1002    rcu_end_inkernel_boot();
1003
1004    if (ramdisk_execute_command) {
1005      ret = run_init_process(ramdisk_execute_command);
1006      if (!ret)
1007            return 0;
1008      pr_err("Failed to execute %s (error %d)\n",
1009               ramdisk_execute_command, ret);
1010    }
1011
1012    /*
1013   * We try each of these until one succeeds.
1014   *
1015   * The Bourne shell can be used instead of init if we are
1016   * trying to recover a really broken machine.
1017   */
1018    if (execute_command) {
1019      ret = run_init_process(execute_command);
1020      if (!ret)
1021            return 0;
1022      panic("Requested init %s failed (error %d).",
1023            execute_command, ret);
1024    }
1025    if (!try_to_run_init_process("/sbin/init") ||
1026      !try_to_run_init_process("/etc/init") ||
1027      !try_to_run_init_process("/bin/init") ||
1028      !try_to_run_init_process("/bin/sh"))
1029      return 0;
1030
1031    panic("No working init found.Try passing init= option to kernel. "
1032          "See Linux Documentation/admin-guide/init.rst for guidance.");
1033 }       第993行,kernel_init_freeable函数用于完成init进程的一些其他初始化工作,稍后再来具体看一下此函数。
       第1004行,ramdisk_execute_command是一个全局的char指针变量,此变量值为“/init”,也就是根目录下的init程序。ramdisk_execute_command也可以通过uboot传递,在bootargs中使用“rdinit=xxx”即可,xxx为具体的init程序名字。
       第1005行,如果存在“/init”程序的话就通过函数run_init_process来运行此程序。
       第1018行,如果ramdisk_execute_command为空的话就看execute_command是否为空,反正不管如何一定要在根文件系统中找到一个可运行的init程序。execute_command的值是通过uboot传递,在bootargs中使用“init=xxxx”就可以了,比如“init=/linuxrc”表示根文件系统中的linuxrc就是要执行的用户空间init程序。
       第1025~1028行,如果ramdisk_execute_command和execute_command都为空,那么就依次查找“/sbin/init”、“/etc/init”、“/bin/init”和“/bin/sh”,这四个相当于备用init 程序,如果这四个也不存在,那么Linux启动失败。
       第1031行,如果以上步骤都没有找到用户空间的init程序,那么就提示错误发生。
       最后来简单看一下kernel_init_freeable函数,前面说了,kernel_init会调用此函数来做一些init进程初始化工作。kernel_init_freeable定义在文件init/main.c中,缩减后的函数内容如下:
示例代码 17.2.7 kernel_init_freeable函数
1035 static noinline void __init kernel_init_freeable(void)
1036 {
1037    /*
1038   * Wait until kthreadd is all set-up.
1039   */
1040    wait_for_completion(&kthreadd_done);
……
1060
1061    smp_init();                        /* SMP 初始化 */
1062    sched_init_smp();      /* 多核(SMP)调度初始化 */
1063
1064    page_alloc_init_late();
1065
1066    do_basic_setup();      /* 设备初始化都在此函数中完成 */
1067
1068    /* Open the /dev/console on the rootfs, this should never fail */
1069    if (sys_open((const char __user *) "/dev/console", O_RDWR, 0) < 0)
1070      pr_err("Warning: unable to open an initial console.\n");
1071
1072    (void) sys_dup(0);
1073    (void) sys_dup(0);
1074    /*
1075   * check if there is an early userspace init.If yes, let it do all
1076   * the work
1077   */
1078
1079    if (!ramdisk_execute_command)
1080      ramdisk_execute_command = "/init";
1081
1082    if (sys_access((const char __user *) ramdisk_execute_command, 0) != 0) {
1083      ramdisk_execute_command = NULL;
1084      prepare_namespace();
1085    }
1086
1087    /*
1088   * Ok, we have completed the initial bootup, and
1089   * we're essentially up and running. Get rid of the
1090   * initmem segments and start the user-mode stuff..
1091   *
1092   * rootfs is available now, try loading the public keys
1093   * and default modules
1094   */
1095
1096    integrity_load_keys();
1097    load_default_modules();
1098 }       第1066行,do_basic_setup函数用于完成Linux下设备驱动初始化工作。do_basic_setup会调用driver_init函数完成Linux下驱动模型子系统的初始化。
       第1069行,打开设备“/dev/console”,在Linux中一切皆为文件。因此“/dev/console”也是一个文件,此文件为控制台设备。每个文件都有一个文件描述符,此处打开的“/dev/console”文件描述符为0,作为标准输入(0)。
       第1072和1073行,sys_dup函数将标准输入(0)的文件描述符复制了2次,一个作为标准输出(1),一个作为标准错误(2)。这样标准输入、输出、错误都是/dev/console了。console通过uboot的bootargs环境变量设置,“console=ttyPS0,115200”表示将/dev/ ttyPS0设置为console,也就是ZYNQ的串口0。当然,也可以设置其他的设备为console,比如虚拟控制台tty1,设置tty1为console就可以在LCD屏幕上看到系统的提示信息。
       第1084行,调用函数prepare_namespace来挂载根文件系统。跟文件系统也是由命令行参数指定的,也就是uboot的bootargs环境变量。比如“root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw”就表示根文件系统在/dev/mmcblk1p2中,也就是EMMC的分区2中。
       Linux内核启动流程就分析到这里,Linux内核最终是需要和根文件系统打交道的,需要挂载根文件系统,并且执行根文件系统中的init程序,以此来进入用户态。这里就正式引出了根文件系统,根文件系统也是我们系统移植的最后一片拼图。Linux移植三巨头:uboot、Linux kernel、rootfs(根文件系统)。关于根文件系统后面章节会详细的讲解,这里我们只需要知道Linux内核移植完成以后还需要构建根文件系统即可。
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查看完整版本: 《领航者ZYNQ之嵌入式Linux开发指南_V2.0》第十七章 Linux内核启动