Linux 内核入口分析

从启动引导程序 bootloader（uboot）跳转到 Linux 内核后，Linux 内核开始启动，今天我们分析一下 Linux 内核启动入口。

跳转过去初始化肯定是在汇编文件中，根据架构可以选择不同的平台，这里看一下链接汇编文件：

linux4.14/arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S

这里可以看到链接时候 Linux 入口是 stext 段，这里是启动引导程序跳转过来的第一段Linux 代码：

Linux入口地址

我们先看一下入口地址的确定，同一文件。

SECTIONS
{
 /*
  * XXX: The linker does not define how output sections are
  * assigned to input sections when there are multiple statements
  * matching the same input section name.  There is no documented
  * order of matching.
  *
  * unwind exit sections must be discarded before the rest of the
  * unwind sections get included.
  */
 /DISCARD/ : {
  *(.ARM.exidx.exit.text)
  *(.ARM.extab.exit.text)
  ARM_CPU_DISCARD(*(.ARM.exidx.cpuexit.text))
  ARM_CPU_DISCARD(*(.ARM.extab.cpuexit.text))
  ARM_EXIT_DISCARD(EXIT_TEXT)
  ARM_EXIT_DISCARD(EXIT_DATA)
  EXIT_CALL
#ifndef CONFIG_MMU
  *(.text.fixup)
  *(__ex_table)
#endif
#ifndef CONFIG_SMP_ON_UP
  *(.alt.smp.init)
#endif
  *(.discard)
  *(.discard.*)
 }

 . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;
 .head.text : {
  _text = .;
  HEAD_TEXT
 }

这个 SECTIONS 比较长，只放一部分。在这里有个比较重要的东西：

. = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;

这一句表示了 Linux 系统真正的启动地址。

PAGE_OFFSET 是 Linux 内核空间的虚拟起始地址，定义在：

linux4.14/arch/arm64/include/asm/memory.h

注意，这里的地址都很重要，很多地方会用到。当然，这里的地址可能会随着 Linux 内核版本的不同和硬件的不同，会变化。这里没有一个具体的数，因为 VA_BITS 中的数字是可选的，大家可以根据自己的平台算一下。

TEXT_OFFSET 定义在：

linux4.14/arch/arm/Makefile 中：

这个值一般是 0x00008000 ，算出 PAGE_OFFSET 后加上这个值就是 Linux 内核的起始地址。

修改这个偏移量就可以使Linux内核拷贝到不同的地址，自己修改注意内存对齐。

stext 段

从上面的ENTRY（stext）可以知道，一开始是运行stext段，这个段内的代码是 start_kernel 函数前汇编环境的初始化。

linux4.14/arch/arm64/kernel/head.S

preserve_boot_args 保存 bootloader 传递过来的参数。

el2_setup 是设置 Linux 启动模式是 EL2。Linux 有 EL0、EL1、EL2、EL3 四种异常启动模式，这里设置一开始是 EL2，EL2 支持虚拟内存技术，然后注释说明后面又退回 EL1，在 EL1 启动 kernel。EL3 一般是只在安全模式使用。

set_cpu_boot_mode_flag 保存上面 cpu 的启动模式。

__create_page_tables 创建页表。

__cpu_setup 初始化CPU，这里主要是初始化和 MMU 内存相关的 CPU 部分。

__primary_switch 这里会进行跳转。

在同一个文件中，会跳转到这里，739 行开启了MMU。然后最重要的是跳转到

__primary_switched 函数。先把 __primary_switched 地址放到 x8 寄存器中，再跳转到 x8，也就是跳转到 __primary_switched。

接下来分析 __primary_switched 函数：

324-327  初始化了 init 进程的内存信息，开辟了内存空间。

329-334 设置了向量表。

336-340 保存了FDT，也就是 flat device tree 。

342-348 清除了BSS 段，我们知道一般是内存四区：堆区、栈区、全局区、代码区。其中全局区可以再分为 data 段和 BSS 段，BSS 段存储了未初始化的变量，这里将BSS段进行清零操作，否则内存中的值是不确定的，这是一个传统操作。

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