Linux-Android启动之Machine-Init函数
Linux/Android啟動之Machine-Init函數(shù)
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前言：
前面寫過兩篇Linux/Android的啟動過程分析，這篇接著前兩篇的知識點進行分析。
Linux/Android的啟動過程包括了很多內(nèi)容，其中有些需要了解，有些則需要在系統(tǒng)移植的時候進行修改。本篇文章主要來講述Machine-Init函數(shù)在系統(tǒng)啟動過程中如何被調(diào)用的以及在何時被調(diào)用。
Linux中的Machine-Init在功能和調(diào)用位置上類似于Win?CE/?Windows?Mobile中的OAL初始化函數(shù)OEMInit。
哈哈。如果有不正確或者不完善的地方，歡迎前來拍磚留言或者發(fā)郵件到guopeixin@126.com進行討論，先行謝過。
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一.?基礎(chǔ)知識
1.?Linux啟動過程中驅(qū)動模塊初始化的位置
Linux?OS的啟動過程中將會去創(chuàng)建線程kernel_init，該線程負責Driver初始化等一系列工作。線程kernel_init將會依次調(diào)用do_basic_setup()àdo_initcalls()àdo_one_initcall()，并在do_initcalls()中完成對各個驅(qū)動模塊Init函數(shù)的調(diào)用。
這部分代碼如下：
函數(shù)do_basic_setup()如下：
| /* *?Ok,?the?machine?is?now?initialized.?None?of?the?devices *?have?been?touched?yet,?but?the?CPU?subsystem?is?up?and *?running,?and?memory?and?process?management?works. * *?Now?we?can?finally?start?doing?some?real?work.. */ static?void?__init?do_basic_setup(void) { rcu_init_sched();?/*?needed?by?module_init?stage.?*/ init_workqueues(); usermodehelper_init(); driver_init(); init_irq_proc(); do_initcalls(); } |
函數(shù)do_initcalls()：
| extern?initcall_t?__initcall_start[],?__initcall_end[],?__early_initcall_end[]; static?void?__init?do_initcalls(void) { initcall_t?*call; ? for?(call?=?__early_initcall_end;?call?<?__initcall_end;?call++) do_one_initcall(*call); ? /*?Make?sure?there?is?no?pending?stuff?from?the?initcall?sequence?*/ flush_scheduled_work(); } |
函數(shù)do_one_initcall(initcall_t?fn)如下：
| int?initcall_debug; core_param(initcall_debug,?initcall_debug,?bool,?0644); ? int?do_one_initcall(initcall_t?fn) { int?count?=?preempt_count(); ktime_t?calltime,?delta,?rettime; char?msgbuf[64]; struct?boot_trace_call?call; struct?boot_trace_ret?ret; ? if?(initcall_debug)?{ call.caller?=?task_pid_nr(current); printk("calling??%pF?@?%i/n",?fn,?call.caller); calltime?=?ktime_get(); trace_boot_call(&call,?fn); enable_boot_trace(); } ? ret.result?=?fn(); ? if?(initcall_debug)?{ disable_boot_trace(); rettime?=?ktime_get(); delta?=?ktime_sub(rettime,?calltime); ret.duration?=?(unsigned?long?long)?ktime_to_ns(delta)?>>?10; trace_boot_ret(&ret,?fn); printk("initcall?%pF?returned?%d?after?%Ld?usecs/n",?fn, ret.result,?ret.duration); } ? msgbuf[0]?=?0; ? if?(ret.result?&&?ret.result?!=?-ENODEV?&&?initcall_debug) sprintf(msgbuf,?"error?code?%d?",?ret.result); ? if?(preempt_count()?!=?count)?{ strlcat(msgbuf,?"preemption?imbalance?",?sizeof(msgbuf)); preempt_count()?=?count; } if?(irqs_disabled())?{ strlcat(msgbuf,?"disabled?interrupts?",?sizeof(msgbuf)); local_irq_enable(); } if?(msgbuf[0])?{ printk("initcall?%pF?returned?with?%s/n",?fn,?msgbuf); } ? return?ret.result; } |
二．Machine-Init函數(shù)被調(diào)用的位置
Machine-Init也將在函數(shù)do_one_initcall(initcall_t?fn)中伴隨其它的模塊Init函數(shù)一起被調(diào)用，不同之處在于Machine-Init的優(yōu)先級最高。
三．Machine-Init函數(shù)相關(guān)解析過程
1.?重要結(jié)構(gòu)體machine_desc說明
struct?machine_desc描述了機器（machine,?也就是目標板）對內(nèi)核初始階段資源分配至關(guān)重要的一些參數(shù)。
首先，來看一下結(jié)構(gòu)體machine_des的內(nèi)容（在arch/arm/include/asm/mach/arch.h）：
| struct?machine_desc?{ /* *?Note!?The?first?four?elements?are?used *?by?assembler?code?in?head.S,?head-common.S */ unsigned?int nr; /*?architecture?number,記錄體系結(jié)構(gòu) */ unsigned?int phys_io; /*?start?of?physical?io */ unsigned?int io_pg_offst; /*?byte?offset?for?io? *?page?tabe?entry */ ? const?char *name; /*?architecture?name，體系結(jié)構(gòu)名字 */ unsigned?long boot_params; /*?tagged?list */ ? unsigned?int video_start; /*?start?of?video?RAM */ unsigned?int video_end; /*?end?of?video?RAM */ ? unsigned?int reserve_lp0?:1; /*?never?has?lp0 */ unsigned?int reserve_lp1?:1; /*?never?has?lp1 */ unsigned?int reserve_lp2?:1; /*?never?has?lp2 */ unsigned?int soft_reboot?:1; /*?soft?reboot */ void (*fixup)(struct?machine_desc?*, struct?tag?*,?char?**, struct?meminfo?*); void (*map_io)(void);/*?IO?mapping?function */ void (*init_irq)(void); struct?sys_timer *timer; /*?system?tick?timer */ void (*init_machine)(void); }; |
其中，結(jié)構(gòu)體的最后一個函數(shù)指針init_machine會被初始化為Machine-Init的地址。系統(tǒng)中針對每一種CPU都會去定義一個該結(jié)構(gòu)體變量，并在系統(tǒng)的啟動過程中進行引用。
2.?對應(yīng)當前開發(fā)板的結(jié)構(gòu)體machine_des的初始化
這里以Samsung?S3C6410的開發(fā)板的BSP為例來進行分析。
Samsung?S3C6410的machine_des在文件arch/arm/mach-s3c6410/mach-s3c6410.c中定義，定義方式如下：
| MACHINE_START(SMDK6410,?"SMDK6410") /*?Maintainer:?Ben?Dooks?<ben@fluff.org>?*/ .phys_io =?S3C_PA_UART?&?0xfff00000, .io_pg_offst =?(((u32)S3C_VA_UART)?>>?18)?&?0xfffc, .boot_params =?S3C64XX_PA_SDRAM?+?0x100, .fixup =?smdk6410_fixup, .init_irq =?s3c6410_init_irq, .map_io =?smdk6410_map_io, .init_machine =?smdk6410_machine_init, #ifndef?CONFIG_HIGH_RES_TIMERS .timer =?&s3c64xx_timer, #else .timer =?&sec_timer, #endif?/*?CONFIG_HIGH_RES_TIMERS?*/ ? MACHINE_END |
Linux中針對各個不同的CPU存在很多個類似于上面的定義，宏定義MACHINE_START的定義如下：
| /* *?Set?of?macros?to?define?architecture?features.??This?is?built?into *?a?table?by?the?linker. */ #define?MACHINE_START(_type,_name) / static?const?struct?machine_desc?__mach_desc_##_type / __used / __attribute__((__section__(".arch.info.init")))?=?{ / .nr =?MACH_TYPE_##_type, / .name =?_name, ? #define?MACHINE_END / }; |
其實，宏定義替換后的就變成了如下的定義方式：
| static?const?struct?machine_desc__SMDK6410 __used __attribute__((__section__(".arch.info.init")))?=?{?/*__section__指定了該結(jié)構(gòu)體被鏈接的位置*/ ? .nr?=?MACH_TYPE_SMDK6410, .name?=?"SMDK6410", phys_io =?S3C_PA_UART?&?0xfff00000, .io_pg_offst =?(((u32)S3C_VA_UART)?>>?18)?&?0xfffc, .boot_params =?S3C64XX_PA_SDRAM?+?0x100, .fixup =?smdk6410_fixup, .init_irq =?s3c6410_init_irq, .map_io =?smdk6410_map_io, .init_machine =?smdk6410_machine_init, #ifndef?CONFIG_HIGH_RES_TIMERS .timer =?&s3c64xx_timer, #else .timer =?&sec_timer, }; |
3.?函數(shù)setup_machine實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)體machine_des的定位
函數(shù)setup_machine實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)體machine_des位置的判別，其代碼代碼如下：
| static?struct?machine_desc?*?__init?setup_machine(unsigned?int?nr) { struct?machine_desc?*list; ? /* *?locate?machine?in?the?list?of?supported?machines.可能支持多個cpu哦 */ list?=?lookup_machine_type(nr); if?(!list)?{ printk("Machine?configuration?botched?(nr?%d),?unable?" "to?continue./n",?nr); while?(1); } ? printk("Machine:?%s/n",?list->name); ? return?list; } |
上面紅色標記的函數(shù)lookup_machine_type(nr)用匯編實現(xiàn)在文件head.S中，用來查找對應(yīng)當前設(shè)備的machine_desc變量位置，并通過函數(shù)lookup_machine_type指向其起始位置，后續(xù)就可以直接通過該返回值來對結(jié)構(gòu)體machine_desc變量machine_desc__SMDK6410的值進行讀取，如后面讀取Machine-Init函數(shù)的指針的操作init_machine?=?mdesc->init_machine。
而函數(shù)setup_machine被調(diào)用的過程如下（start_kernelàsetup_archàsetup_machine）：
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在函數(shù)setup_machine最后會在全局指針變量init_machine中記錄Machine-Init函數(shù)的信息。
4.?Machine-Init的導出
在文件arch/arm/kernel/setup.c中通過如下的方式將Machine-Init設(shè)置為模塊的Init函數(shù)：
| static?void?(*init_machine)(void)?__initdata; ? static?int?__init?customize_machine(void) { /*?customizes?platform?devices,?or?adds?new?ones?*/ if?(init_machine) init_machine(); return?0; } arch_initcall(customize_machine); |
可能不太熟悉驅(qū)動優(yōu)先級的人會覺得，這里怎么使用arch_initcall導出，而不是通常的module_init方式進行導出。
在Linux中，沒有辦法像CE/Mobile中通過注冊表的方式來定義驅(qū)動的優(yōu)先級，只有通過導出函數(shù)的Level和Makefile中模塊驅(qū)動書寫的先后順序來定義。
關(guān)于導出函數(shù)Level的代碼如下：
| #define?__define_initcall(level,fn)???static?initcall_t?__initcall_##fn?__attribute_used__???__attribute__((__section__(".initcall"?level?".init")))?=?fn ? #define?core_initcall(fn)?__define_initcall("1",fn) #define?postcore_initcall(fn)?__define_initcall("2",fn) #define?arch_initcall(fn)?__define_initcall("3",fn) #define?subsys_initcall(fn)?__define_initcall("4",fn) #define?fs_initcall(fn)?__define_initcall("5",fn) #define?device_initcall(fn)?__define_initcall("6",fn) #define?late_initcall(fn)?__define_initcall("7",fn) ? #define?__initcall(fn)?device_initcall(fn) ? #define?__exitcall(fn)???static?exitcall_t?__exitcall_##fn?__exit_call?=?fn ? #define?module_init(x)?__initcall(x); ? #define?module_exit(x)?__exitcall(x); |
可以看到，通常驅(qū)動中采用的module_init優(yōu)先級為6，也即最低優(yōu)先級，而前面采用的arch_initcall優(yōu)先級為最高優(yōu)先級1。
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??????????????????????????????????????????????????????????????????? （完）
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Linux-Android启动之Machine-Init函数的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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