arm64_linux启动流程分析01_内核的入口

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本次分析使用的linux内核的版本时 4.14.2, 读者可以自己下载了对照分析

首先看链接文件如下:

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ENTRY(_text)
SECTIONS
{
	.....省略部分无关内容....

	. = KIMAGE_VADDR + TEXT_OFFSET;

	.head.text : {
		_text = .;
		HEAD_TEXT
	}

可以看到入口点在_text. 而_text是指向.head.text段的起始位置. 所以内核是从.head.text开始运行的. 那么这个段是写什么内容呢?

HEAD_TEXT是一个宏#define HEAD_TEXT *(.head.text)

在arch/arm64/kernel/head.S中有

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	__HEAD
_head:
	/*
	 * DO NOT MODIFY. Image header expected by Linux boot-loaders.
	 */
#ifdef CONFIG_EFI
	/*
	 * This add instruction has no meaningful effect except that
	 * its opcode forms the magic "MZ" signature required by UEFI.
	 */
	add	x13, x18, #0x16
	b	stext
#else
	b	stext				// branch to kernel start, magic
	.long	0				// reserved
#endif
	...省略后面的内容...

所以对应到code, 内核是从_head开始运行的. 这个开始点放置了一个arm64 linux的header:

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u32 code0;			/* Executable code */
u32 code1;			/* Executable code */
u64 text_offset;		/* Image load offset, little endian */
u64 image_size;		/* Effective Image size, little endian */
u64 flags;			/* kernel flags, little endian */
u64 res2	= 0;		/* reserved */
u64 res3	= 0;		/* reserved */
u64 res4	= 0;		/* reserved */
u32 magic	= 0x644d5241;	/* Magic number, little endian, "ARM\x64" */
u32 res5;			/* reserved (used for PE COFF offset) */

这个头的前两个位置放置的是可执行code

在开启UEFI支持时, add x13, x18, #0x16这个code实际上是为了满足EFI格式的”MZ”头. 如果使用UEFI来启动kernel, 会识别出来并走UEFI启动的流程, 如果是普通的启动过程如使用uboot的booti进行引导, 那么第一条指令就是一条dummy指令. 第二条就跳转到stext运行了.

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ENTRY(stext)
	bl	preserve_boot_args
	bl	el2_setup			// Drop to EL1, w0=cpu_boot_mode
	adrp	x23, __PHYS_OFFSET
	and	x23, x23, MIN_KIMG_ALIGN - 1	// KASLR offset, defaults to 0
	bl	set_cpu_boot_mode_flag
	bl	__create_page_tables
	/*
	 * The following calls CPU setup code, see arch/arm64/mm/proc.S for
	 * details.
	 * On return, the CPU will be ready for the MMU to be turned on and
	 * the TCR will have been set.
	 */
	bl	__cpu_setup			// initialise processor
	b	__primary_switch
ENDPROC(stext)

这段代码就是内核启动是运行的初始化代码. 后面会分章节来详细描述.