ARM-Linux内核移植 - 内核启动流程分析_Linux教程_Linux公社-Linux系统门户网站
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ARM-Linux内核移植
内核启动流程分析
来源：Linux社区&
作者： K-Style
内核版本：2.6.22& 为什么要采用这样一个较低的版本进行移植了，因为韦东山大牛说了，低版本的才能学到东西，越是高版本需要移植时做的工作量越少，学的东西越少。
内核启动分为三个阶段，第一是运行head.S文件和head-common.S，第三个阶段是允许第二是运行main.c文件
对于ARM的处理器，内核第一个启动的文件是arc/arm/kernel下面的head.S文件。当然arc/arm/boot/compress下面也有这个文件，这个文件和上面的文件略有不同，当要生成压缩的内核时zImage时，启动的是后者，后者与前者不同的时，它前面的代码是做自解压的，后面的代码都相同。我们这里这分析arc/arm/kernel下面的head.S文件。当head.S所作的工作完成后它会跳到init/目录下跌的main.c的start_kernel函数开始执行。
第一阶段：
首先截取部分head.S文件
ENTRY(stext)
&&&&&& msr& cpsr_c,#PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& @ andirqs disabled
&&&&&& mrc& p15,0, r9, c0, c0&&&&&&&&&& @ get processor id
&&&&&& bl&&& __lookup_processor_type&&&&&&&&&&&& @ r5=procinfo r9=cpuid
&&&&&& movs&&&&&& r10,r5&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& @ invalidprocessor (r5=0)?
&&&&&& beq& __error_p&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& @ yes, error 'p'
&&&&&& bl&&& __lookup_machine_type&&&&&&& @ r5=machinfo
&&&&&& movs&&&&&& r8,r5&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& @ invalidmachine (r5=0)?
&&&&&& beq& __error_a&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& @ yes, error 'a'
&&&&&& bl&&& __create_page_tables
&&&&&& &*The following calls CPU specific code in a position independent
&&&&&& &*manner.& See arch/arm/mm/proc-*.S fordetails.& r10 = base of
&&&&&& &*xxx_proc_info structure selected by __lookup_machine_type
&&&&&& &*above.& On return, the CPU will be readyfor the MMU to be
&&&&&& &*turned on, and r0 will hold the CPU control register value.
&&&&&& &*/
&&&&&& ldr&& r13,__switch_data&&&&&&& @ address to jump toafter
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& @ mmuhas been enabled
&&&&&& adr&& lr,__enable_mmu&&&&&&&&& @ return (PIC)address
第一步,执行的是__lookup_processor_type，这个函数是检查处理器型号，它读取你的电路板的CPU型号与内核支持的处理器进行比较看是否能够处理。这个我们不关心它的具体实现过程，因为现在主流处理器内核都提供了支持。
&&&&&& 第二步，执行的是__lookup_machine_type，这个函数是来检查机器型号的，它会读取你bootloader传进来的机器ID和他能够处理的机器ID进行比较看是否能够处理。内核的ID号定义在arc/arm/tool/mach_types文件中MACH_TYPE_xxxx宏定义。内核究竟就如何检查是否是它支持的机器的呢？实际上每个机器都会在/arc/arm/mach-xxxx/smdk-xxxx.c文件中有个描述特定机器的数据结构，如下
MACHINE_START(S3C2440,"SMDK2440")&&
&&&&&&&/*&Maintainer:&Ben&Dooks@fluff.org&*/&&
&&&&&&&.phys_io&&=S3C2410_PA_UART,&&
&&&&&&&.io_pg_offst&&&&=&(((u32)S3C24XX_VA_UART)&&18)&&&0xfffc,&&
&&&&&&&.boot_params&&=&S3C2410_SDRAM_PA&+&0x100,&&
&&&&&&&.init_irq&&&=s3c24xx_init_irq,&&
&&&&&&&.map_io&&&&&&&&&&=smdk2440_map_io,&&
&&&&&&&.init_machine&&=&smdk2440_machine_init,&&
&&&&&&&.timer&&&&&&&&&&&&&=&s3c24xx_timer,&&
MACHINE_END&&
MACHINE_START和 MACHINE_END实际上被展开成一个结构体
#defineMACHINE_START(_type,_name)&&&&&&&&&&&&&&&&&\&&
staticconst&struct&machine_desc&__mach_desc_##_type&&&&&&&\&&
&__used&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&\&&
&__attribute__((__section__(".arch.info.init")))=&{&&&&\&&
&&&&&&&.nr&&&&&&&&&&=MACH_TYPE_##_type,&&&&&&&&&&&\&&
&&&&&&&.name&&&&&&&&&&&&&=_name,&&
#defineMACHINE_END&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&\&&
于是上面的数据结构就被展开为
staticconst&struct&machine_desc&__mach_desc_S3C2440&&&&&\&&
&__used&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&\&&
&__attribute__((__section__(".arch.info.init")))=&{&&&&\&&
&&&&&&&.nr&&&&&&&&&&=MACH_TYPE_S3C2440,&&&&&&&&&&\&&
&&&&&&&.name&&&&&&&&&&&&&=”SMDK2440”,};&&
.phys_io&&=&S3C2410_PA_UART,&&
&&&&&&&.io_pg_offst&&&&=&(((u32)S3C24XX_VA_UART)&&18)&&&0xfffc,&&
&&&&&&&.boot_params&&=&S3C2410_SDRAM_PA&+&0x100,&&
&&&&&&&.init_irq&&&=s3c24xx_init_irq,&&
&&&&&&&.map_io&&&&&&&&&&=smdk2440_map_io,&&
&&&&&&&.init_machine&&=&smdk2440_machine_init,&&
&&&&&&&.timer&&&&&&&&&&&&&=&s3c24xx_timer,&&
每个机器都会有一个machine_desc__mach_desc结构，内核通过检查每个machine_desc__mach_desc的nr号和bootloader传上来的ID进行比较，如果相同，内核就认为支持该机器，而且内核在后面的工作中会调用该机器的machine_desc__mach_desc_结构中的方法进行一些初始化工作。
&&&&&& 第三步，创建一级页表。
&&&&&& 第四步，在R13中保存__switch_data 这个函数的地址，在第四步使能mmu完成后会跳到该函数执行。
第五步，执行的是__enable_mmu，它是使能MMU，这个函数调用了__turn_mmu_on函数，让后在_turn_mmu_on在最后将第三步赋给R13的值传给了PC指针 （mov&&& pc, r13），于是内核开始跳到__switch_data这个函数开始执行。
再来看arch/arm/kenel/head-common.S这个文件中的__switch_data函数
__switch_data:&&
&&&&&&&.long&&&&&&&__mmap_switched&&
&&&&&&&.long&&&&&&&__data_loc&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&@&r4&&
&&&&&&&.long&&&&&&&__data_start&&&&&&&&&&&&&&&&&&@&r5&&
&&&&&&&.long&&&&&&&__bss_start&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&@&r6&&
&&&&&&&.long&&&&&&&_end&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&@&r7&&
&&&&&&&.long&&&&&&&processor_id&&&&&&&&&&&&&&&&&@&r4&&
&&&&&&&.long&&&&&&&__machine_arch_type&&&&&&&&&&&@&r5&&
&&&&&&&.long&&&&&&&cr_alignment&&&&&&&&&&&&&&&&&@&r6&&
&&&&&&&.long&&&&&&&init_thread_union+&THREAD_START_SP&@&sp&&
&*&The&following&fragment&of&code&is&executedwith&the&MMU&on&in&MMU&mode,&&
&*&and&uses&absolute&&this&is¬position&independent.&&
&*&&r0&&=cp#15&control®ister&&
&*&r1&&=&machine&ID&&
&*&r9&&=&processor&ID&&
&&&&&&&.type&&&&&&&__mmap_switched,%function&&
__mmap_switched:&&
&&&&&&&adr&&&r3,__switch_data&+&4&&
&&&&&&&ldmia&&&&&&r3!,{r4,&r5,&r6,&r7}&&
&&&&&&&cmp&r4,r5&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&@&Copy&datasegment&if&needed&&
1:&&&&cmpne&&&&&r5,r6&&
&&&&&&&ldrne&&&&&&&fp,[r4],&&
&&&&&&&strne&&&&&&&fp,[r5],&&
&&&&&&&bne&&1b&&
&&&&&&&mov&fp,#0&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&@&Clear&BSS(and&zero&fp)&&
1:&&&&cmp&r6,r7&&
&&&&&&&strcc&fp,[r6],#4&&
&&&&&&&bcc&&1b&&
&&&&&&&ldmia&&&&&&r3,{r4,&r5,&r6,&sp}&&
&&&&&&&str&&&&r9,&[r4]&&&&&&&&&&&&&&&&&&@&Save&processor&ID&&
&&&&&&&str&&&&r1,&[r5]&&&&&&&&&&&&&&&&&&@&Save&machine&type&&
&&&&&&&bic&&&r4,r0,&#CR_A&&&&&&&&&&&&&&&@&Clear&'A'&bit&&
&&&&&&&stmia&&&&&&&r6,{r0,&r4}&&&&&&&&&&&&&&&&&&&@&Save&controlregister&values&&
&&&&&&&b&&&&&start_kernel&&
这个函数做的工作是，复制数据段清楚BBS段，设置堆在指针，然后保存处理器内核和机器内核等工作，最后跳到start_kernel函数。于是内核开始执行第二阶段。
第二阶段：&
我们再来看init/目录下的main.c的start_kernel函数，这里我只截图了部分。
asmlinkage&void&__init&start_kernel(void)&&
&&&&&&&…………………….&&
&&&&&&&……………………..&&
&&&&&&&printk(KERN_NOTICE);&&
&&&&&&&printk(linux_banner);&&
&&&&&&&setup_arch(&command_line);&&
&&&&&&&setup_command_line(command_line);&&
&&&&&&&parse_early_param();&&
&&&&&&&parse_args("Booting&kernel",static_command_line,&__start___param,&&
&&&&&&&&&&&&&&&&__stop___param&-&__start___param,&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&unknown_bootoption);&&
……………………&&
…………………………&&&&&&&&
&&&&&&&init_IRQ();&&
&&&&&&&pidhash_init();&&
&&&&&&&init_timers();&&
&&&&&&&hrtimers_init();&&
&&&&&&&softirq_init();&&
&&&&&&&timekeeping_init();&&
&&&&&&&time_init();&&
&&&&&&&profile_init();&&
…………………………&&
……………………………&&
&&&&&&&console_init();&&
………………………………&&
………………………………&&
&&&&&&&rest_init();&&
从上面可以看出start_kernel首先是打印内核信息，然后对bootloader传进来的一些参数进行处理，再接着执行各种各样的初始化，在这其中会初始化控制台。最后会调用rest_init();
我们再来看rest_init()函数
static&void&noinline&__init_refok&rest_init(void)&&
&&&&__releases(kernel_lock)&&
&&&&int&&&
&&&&kernel_thread(kernel_init,&NULL,&CLONE_FS&|&CLONE_SIGHAND);&&
&&&&............&&&&&&
他启动了kernel_init这个函数，再来看kerne_init函数
static&int&__init&kernel_init(void&*&unused)&&
&&&&..............................&&
&&&&if&(!ramdisk_execute_command)&&
&&&&&&&&ramdisk_execute_command&=&"/init";&&
&&&&if&(sys_access((const&char&__user&*)&ramdisk_execute_command,&0)&!=&0)&{&&
&&&&&&&&ramdisk_execute_command&=&NULL;&&
&&&&&&&&prepare_namespace();&&
&&&&&*&Ok,&we&have&completed&the&initial&bootup,&and&&
&&&&&*&we're&essentially&up&and&running.&Get&rid&of&the&&
&&&&&*&initmem&segments&and&start&the&user-mode&stuff..&&
&&&&init_post();&&
&&&&return&0;&&
kernel_init先调用了prepare_namespace();然后调用了init_post函数
void&__init&prepare_namespace(void)&&
&&&&..........................&&
&&&&mount_root();&&
&&&&.....................&&
可以看出prepare_namespace调用了mount_root挂接根文件系统。接着kernel_init再执行init_post
static&int&noinline&init_post(void)&&
&&&&.......................................&&
&&&&/*打开dev/console控制台，并设置为标准输入、输出*/&&
&&&&&&&&&&
&&&&if&(sys_open((const&char&__user&*)&"/dev/console",&O_RDWR,&0)&&)&&
&&&&&&&&printk(KERN_WARNING&"Warning:&unable&to&open&an&initial&console.\n");&&
&&&&(void)&sys_dup(0);&&
&&&&(void)&sys_dup(0);&&
&&&&if&(ramdisk_execute_command)&{&&
&&&&&&&&run_init_process(ramdisk_execute_command);&&
&&&&&&&&printk(KERN_WARNING&"Failed&to&execute&%s\n",&&
&&&&&&&&&&&&&&&&ramdisk_execute_command);&&
&&&&&*&We&try&each&of&these&until&one&succeeds.&&
&&&&&*&The&Bourne&shell&can&be&used&instead&of&init&if&we&are&&
&&&&&*&trying&to&recover&a&really&broken&machine.&&
&&&&//如果bootloader指定了init参数，则启动init参数指定的进程&&
&&&&if&(execute_command)&{&&
&&&&&&&&run_init_process(execute_command);&&
&&&&&&&&printk(KERN_WARNING&"Failed&to&execute&%s.&&Attempting&"&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&"defaults...\n",&execute_command);&&
&&&&//如果没有指定init参数，则分别带sbin、etc、bin目录下启动init进程&&
&&&&run_init_process("/sbin/init");&&
&&&&run_init_process("/etc/init");&&
&&&&run_init_process("/bin/init");&&
&&&&run_init_process("/bin/sh");&&
&&&&panic("No&init&found.&&Try&passing&init=&option&to&kernel.");&&
注意上面的run_init_process的会等待init进程返回才往后面执行，所有它一旦找到一个init可执行的文件它将一去不复返。
综上，内核启动的过程大致为以下几步：
1.检查CPU和机器类型
2.进行堆栈、MMU等其他程序运行关键的东西进行初始化
3.打印内核信息
4.执行各种模块的初始化
5.挂接根文件系统
6.启动第一个init进程
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内核编辑与修改，如何移植内核的全面教程
& && & 和标准的Linux开发流程一样，Android平台开发的一个很重要的基础工作就是对其内核的编译和移植。本文结合Android的开发文档以及本人的实践经验，简单介绍了Android内核的编译过程，希望有助于对内核移植感兴趣的开发人员。
& & Android作为Google公司推出的一款手机开发平台，其本身是基于linux内核的。Google提供的内核源代码中除了linux部分外，有很大一部分是与虚拟处理器Qemu和模拟硬件平台Goldfish相关的。所以如果想将Android移植到实际的硬件平台上需要将这部分代码剥离出来。当然这不是这篇文章的重点，我们现在的目的是要编译出一个可以在模拟器上运行的系统内核
那么，现在就开始我们的工作吧!! o2 J, j&&R2 g# I2 [
2 t5 B/ w/ b& O
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工作环境及所需软件包系统环境：Redhat Linux 9.0交叉编译器：GNU Toolchain for ARM Processors下载地址：http://www.codesourcery.com/gnu_toolchains/arm/download.htm
l其中第一项选择ARM EABI或ARM GNU/Linux，第二项选择IA32 GNU/Linux即可。 此主题相关图片如下：6 R* y# a+ _/ M% _/ s6 V
+ o&&R5 |' O3 n0 U6 n9 T: [$ Y
! P( R6 E, N0 N& _. X: `$ j
Android内核源代码：linux-2.6.23-android-m5-rc14.tar.gz 下载地址http://code.google.com/p/android/downloads/list注意该内核版本要与你选用的模拟器版本尽量一致。 此主题相关图片如下：$ a% B0 e&&D! O( |$ N
: c0 [9 x9 M* {
Android SDK 下载地址：http://code.google.com/android/download_list.html此主题相关图片如下：# @0 D+ v8 e4 R, z
8 M&&y' _7 l. v
1.搭建交叉编译环境& && & 1） 安装Android SDK: 将android-sdk_m5-rc14_linux-x86.zip解压缩到适当路径下即可使用。本文将其释放至/usr/local/android_sdk_linux路径下,并将其tools路径添加到PATH中$ export PATH=$PATH:/usr/local/android_sdk_linux/tools 2) 安装交叉编译器：将arm--arm-none-linux-gnueabi-i686-pc-linux-gnu.tar.bz2 解压缩至/usr/local/arm-2007q3目录下，并将其bin路径添加到PATH中： $ export PATH=$PATH:/usr/local/arm-2007q3/bin 此主题相关图片如下：; O% h2 h4 p# y5 s6 O
' u% ^3 l5 l8 J6 ?& n' P- U
3) 解压缩内核源代码：将linux-2.6.23-android-m5-rc14.tar.gz解压缩，得到kernel文件夹，本文中将其放置在/Android目录下。2.获取内核编译配置文件 交叉编译环境搭建好后需要得到android的内核编译参数的配置文件，该文件需要从android sdk 中的模拟器中得到。启动android模拟器，然后通过adb得到模拟器中提供的内核配置文件： $emulator & $adb pull /proc/config.gz 这时候adb工具会连接模拟器，并从它里面下载一个叫做config.gz的文件到你的当前目录下。将其移动至kernel目录，解压该文件得到config，将其重命名为.config，这样就可以跳过make config而直接得到Makefile所需要的内核配置文件。 $ gunzip config.gz $ mv config .config 此主题相关图片如下：
, T&&Y) u, Z) ~
) r5 G$ d+ [9 M; ~8 ^& M% W; S6 X
3.修改Makefile 首先修改第187行，将CROSS_COMPILE值改为arm-none-linux-gnueabi-，这是我们安装的交叉编译工具链的前缀，修改此处意在告诉make在编译的时候要使用该工具链。 此主题相关图片如下：% b% K0 F9 _; K
& t/ V+ Q2 G0 K2 X/ H8 j
然后修改第519、520行，将build id 值注释掉，因为目前版本的android内核不支持该选项。此主题相关图片如下：- {( s/ w' I9 C
4.开始编译 在kernel目录下执行make: $ make 除个别警告外编译过程一切顺利，最终在/kernel/arch/arm/boot目录下面生成一个zImage，即为编译好的内核镜像了。此主题相关图片如下：
/ Q7 C& @% J1 Z1 X) S. l
4 W0 G+ }' H. E. B+ Y
此主题相关图片如下：! f$ u$ n+ s) ^! k9 z
5.运行该镜像 $emulator -kernel ~/android/kernel/arch/arm/boot/zImage 最终效果如图所示：
教程结束，希望你们能制作属于自己的省电的，强大的内核！！！！！！
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干扰码都不去。。。
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这么简单？？？？？？
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求大神移植mb886的3.4内核！
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顶酒酒酒酒酒酒酒酒酒酒
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