Linux BSP实战课（SoC bringup篇）：Kernel 的初始化过程

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内核运行的第一行代码

.head.text 文本段

Head.S

start_kernel

setup_arch

mm_init

sched_init

init_IRQ

tick_init

init_timers

hrtimers_init

softirq_init

time_init

console_init

vfs_caches_init

rest_init

上文我们讲到，内核中各个阶段的初始化非常重要，涉及内容很多，比如内存管理，进程管理，文件系统，中断管理，时钟管理等。就算浅尝辄止的描述每个模块，至少也要一万字的总结，所以内核的重要程度很有必要单独作为一章梳理。

让我们一起正式进入内核的世界，站在内核的角度，内核之前的所有程序都是系统引导程序，其中 CPU 的状态如下：

r0 = 0.

r1 = CPU 类型.

r2 = kernel参数list的物理地址.

irq & fiq 必须关闭.

MMU 必须关闭，这里内存地址都是物理地址.

D-cache 必须关闭，I-cache 没有要求.

内核运行的第一行代码

Linux启动，会启动内核编译后的文件 vmlinux，vmlinux 是一个 ELF 文件，按照 ./arch/arm64/kernel/vmlinux.lds 设定的规则进行链接，vmlinux.lds 是 vmlinux.lds.S 编译之后生成的。所以为了确定 vmlinux 内核的起始地址， 首先通过 vmlinux.lds.S 链接脚本进行分析。如下所示：

$?readelf?-h?vmlinux
ELF?Header:
??Magic:???7f?45?4c?46?02?01?01?00?00?00?00?00?00?00?00?00
??Class:?????????????????????????????ELF64
??Data:??????????????????????????????2's?complement,?little?endian
??Version:???????????????????????????1?(current)
??OS/ABI:????????????????????????????UNIX?-?System?V
??ABI?Version:???????????????????????0
??Type:??????????????????????????????DYN?(Shared?object?file)
??Machine:???????????????????????????AArch64
??Version:???????????????????????????0x1
??Entry?point?address:???????????????0xffff800010000000
??Start?of?program?headers:??????????64?(bytes?into?file)
??Start?of?section?headers:??????????494679672?(bytes?into?file)
??Flags:?????????????????????????????0x0
??Size?of?this?header:???????????????64?(bytes)
??Size?of?program?headers:???????????56?(bytes)
??Number?of?program?headers:?????????5
??Size?of?section?headers:???????????64?(bytes)
??Number?of?section?headers:?????????38
??Section?header?string?table?index:?37

$?readelf?-l?vmlinux

Elf?file?type?is?DYN?(Shared?object?file)
Entry?point?0xffff800010000000
There?are?5?program?headers,?starting?at?offset?64

Program?Headers:
??Type???????????Offset?????????????VirtAddr???????????PhysAddr
?????????????????FileSiz????????????MemSiz??????????????Flags??Align
??LOAD???????????0x0000000000010000?0xffff800010000000?0xffff800010000000
?????????????????0x0000000001beacdc?0x0000000001beacdc??RWE????10000
??LOAD???????????0x0000000001c00000?0xffff800011c00000?0xffff800011c00000
?????????????????0x00000000000c899c?0x00000000000c899c??R?E????10000
??LOAD???????????0x0000000001cd0000?0xffff800011cd0000?0xffff800011cd0000
?????????????????0x0000000000876200?0x0000000000905794??RW?????10000
??NOTE???????????0x0000000001bfaca0?0xffff800011beaca0?0xffff800011beaca0
?????????????????0x000000000000003c?0x000000000000003c??R??????4
??GNU_STACK??????0x0000000000000000?0x0000000000000000?0x0000000000000000
?????????????????0x0000000000000000?0x0000000000000000??RW?????10

?Section?to?Segment?mapping:
??Segment?Sections...
???00?????.head.text?.text?.got.plt?.rodata?.pci_fixup?__ksymtab?__ksymtab_gpl?__ksymtab_strings?__param?__modver?__ex_table?.notes
???01?????.init.text?.exit.text?.altinstructions
???02?????.init.data?.data..percpu?.hyp.data..percpu?.rela.dyn?.data?__bug_table?.mmuoff.data.write?.mmuoff.data.read?.pecoff_edata_padding?.bss
???03?????.notes
???04

通过上面的查询可知，此 vmlinux 为一个 aarch64 架构平台的 ELF 可执行文件，其程序入口的地址为 0xffff800010000000，此段对应的 section 为.head.text .text .got.plt......，所以 vmlinux 的入口在 .head.text 文本段。