爱站程序员基地1. 概述
之前已经写了几篇Linux内核启动相关的文章，比如：《解压内核镜像》《调用 start_kernel》都是用汇编语言写的，这些代码的作用仅仅是把内核镜像放置到特定的位置，同时配置好C语言的运行环境，再有就是简单的把内核镜像所在区域的页表设置一下，在开启MMU之后就正式开始了C语言代码的执行，C语言代码的入口是start_kernel这个函数，本文要介绍其中的set_arch这个函数，该函数的作用是查找给定机器ID的数据结构信息、配置内存条信息、解析bootloader传递命令行参数，然后根据machine_desc结构体所记录的信息对机器进行一些必要的设置，最后开始正式建立完整的页表，大致流程如下图所示。
2. set_processor
该函数首先调用汇编代码来查找给定机器ID的proc_info数据，找到之后取出其中的processor结构体，该结构体中包含了很多任务切换相关的底层函数。
/* arch/arm/kernel/setup.c */list = lookup_processor_type(read_cpuid_id());/* arch/arm/kernel/head-common.S */ENTRY(lookup_processor_type)stmfd sp!, {r4 - r6, r9, lr}mov r9, r0bl __lookup_processor_typemov r0, r5ldmfd sp!, {r4 - r6, r9, pc}ENDPROC(lookup_processor_type)
cacheid_init函数根据CPU ID设置缓冲相关的标志位；cpu_init调用刚刚找到的processor中的processor._proc_init函数，不过该函数没有做什么实际操作。
/* arch/arm/mm/proc-v7.S */ENTRY(cpu_v7_proc_init)mov pc, lrENDPROC(cpu_v7_proc_init)
设置内核启动时所在CPU不同异常模式下的栈指针。
/* arch/arm/kernel/setup.c::cpu_init */__asm__ (\"msr cpsr_c, %1\\n\\t\"\"add r14, %0, %2\\n\\t\"\"mov sp, r14\\n\\t\"\"msr cpsr_c, %3\\n\\t\"\"add r14, %0, %4\\n\\t\"\"mov sp, r14\\n\\t\"\"msr cpsr_c, %5\\n\\t\"\"add r14, %0, %6\\n\\t\"\"mov sp, r14\\n\\t\"\"msr cpsr_c, %7\":: \"r\" (stk),PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | IRQ_MODE),\"I\" (offsetof(struct stack, irq[0])),PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | ABT_MODE),\"I\" (offsetof(struct stack, abt[0])),PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | UND_MODE),\"I\" (offsetof(struct stack, und[0])),PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE): \"r14\");
3. setup_machine_tags
根据机器ID查找machine_desc结构体，如果没有找到就打印一条提示信息，然后直接宕机。而此时使用的打印函数是early_print的话，再根据《printk流程分析》，此时其实还没有注册console驱动，因此如果没有打开early_printk功能，则系统就悄无声息的死机了。
/* arch/arm/kernel/setup.c */for_each_machine_desc(p)if (nr == p->nr) {printk(\"Machine: %s\\n\", p->name);mdesc = p;break;}
找到mdesc之后，执行mdesc->fixup()，该调用实际执行的函数是定义在cpu.c中的cpu_fixup函数，该函数的作用是设置内存条个数以及对应物理起始地址和大小。
/* arch/arm/kernel/setup.c */if (mdesc->fixup)m56cdesc->fixup(tags, &from, &meminfo);/* arch/arm/mach-s5p4418/cpu.c */MACHINE_START(S5P4418, NXP_MACH_NAME).atag_offset = 0x00000100,.fixup = cpu_fixup,.map_io = cpu_map_io,.init_irq = nxp_cpu_init_irq,#ifdef CONFIG_ARM_GIC.handle_irq = gic_handle_irq,#else.handle_irq = vic_handle_irq,#endif.timer = &nxp_cpu_sys_timer,.init_machine = cpu_init_machine,#if defined CONFIG_CMA && defined CONFIG_ION.reserve = cpu_mem_reserve,#endifMACHINE_ENDstatic void __init cpu_fixup(...){mi->nr_banks = 1;mi->bank[0].start = CFG_MEM_PHY_SYSTEM_BASE;#if !defined(CFG_MEM_PHY_DMAZONE_SIZE)mi->bank[0].size = CFG_MEM_PHY_SYSTEM_SIZE;#elsemi->bank[0].size = CFG_MEM_PHY_SYSTEM_SIZE + CFG_MEM_PHY_DMAZONE_SIZE;#endif}
接下来就是解析bootloader传递的命令行参数，通过tag->hdr.tag查找内核中预置的对应类型tag的解析函数，然后调用对应类型tag的parse函数即可实现对参数的解析。
/* arch/arm/kernel/setup.c */static int __init parse_tag(const struct tag *tag){extern struct tagtable __tagtable_begin, __tagtable_end;struct tagtable *t;for (t = &__tagtable_begin; t < &__tagtable_end; t++)if (tag->hdr.tag == t->tag) {t->parse(tag);break;}return t < &__tagad8table_end;}/* arch/arm/kernel/setup.h */struct tagtable {__u32 tag;int (*parse)(const struct tag *);};
4. 总结
为了避免文章篇幅太长，所以会拆分成三四篇来写，下面是本文的总结：
- setup_processor：根据给定机器ID查找机器描述信息，然后再根据CPU ID设置cache相关的标志位，再执行processor._proc_init对处理器进行初始化，最后设置CPU不同异常模式下的栈指针；
- setup_machine_tags：根据机器ID查找machine_desc结构体，然后执行cpu_fixup函数配置内存条信息，最后解析bootloader传递的命令行参数。
