第6節(jié)基于ARM的Linux內(nèi)核移植

1、本節(jié)以ARM平臺為例介紹了內(nèi)核移植的基本方法, 并且詳細(xì)分析了 Linux內(nèi)核啟動過程。通過本節(jié)學(xué)習(xí)，可以明確內(nèi)核哪些代碼是與平臺相關(guān)的，在內(nèi)核啟動過程中代碼的執(zhí)行順序。只有掌握了這些代碼，在內(nèi)核移植過程中才能有的放矢地去修改代碼。本節(jié)目標(biāo)內(nèi)核源代碼移植Linux內(nèi)核啟動過程分析6.1移植內(nèi)核源碼所謂移植就是把程序代碼從一種運(yùn)行環(huán)境轉(zhuǎn)移到另 外一種運(yùn)行環(huán)境。對于內(nèi)核移植來說，主要是從一 種硬件平臺轉(zhuǎn)移到另外一種硬件平臺上運(yùn)行。6.1.1移植前的準(zhǔn)備工作內(nèi)核移植是嵌入式Linux系統(tǒng)中最常見的一項工作，內(nèi)核移植 工作主耍是修改跟硬件平臺相關(guān)的代碼，-般不涉及l(fā)inux 內(nèi)核通用程序。（1）選擇已

2、成功移植的并與目標(biāo)板類似的參考板CPU體系結(jié)構(gòu)相同、外圍接口電路相似、參考板Linux設(shè)備 驅(qū)動正常；（2）編譯測試參考板的Linux內(nèi)核（3）分析參考板的BSP代碼分析平臺相關(guān)的部分代碼實現(xiàn)；分析內(nèi)核編譯組織方式；分析內(nèi)核啟動的初始化程序；分析驅(qū)動程序的實現(xiàn)；分析驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)。6.1.2開發(fā)板內(nèi)核移植對于內(nèi)核移植工作來說，主要是添加開發(fā)板初始化 和驅(qū)動程序的代碼。這部分代碼大部分是與體系結(jié) 構(gòu)相關(guān)的，在如ch目錄下按照不同的體系結(jié)構(gòu)管理。1.添加開發(fā)板平臺支持選項ARM平臺相關(guān)的選項都是在arch/arm目錄下實現(xiàn)的。 在內(nèi)核編譯過程中已經(jīng)說明，需要在頂層Makefile中 設(shè)置相應(yīng)的體系結(jié)

3、構(gòu)和工具鏈。這樣配置Linux內(nèi)核 的時候就會調(diào)用arch/arm/Kconfig文件。2.移植開發(fā)板驅(qū)動程序不同的開發(fā)板可以使用不同的SDRAM、Flash以太 網(wǎng)接口芯片等。這就需要根據(jù)硬件修改或者開發(fā)驅(qū) 動*呈序。6.1.3移植后的工作移植完成以后，就可以發(fā)布這個內(nèi)核源代碼了。 最常見的方式是發(fā)布內(nèi)核補(bǔ)丁?；谝粋€穩(wěn)定的 內(nèi)核版本制作補(bǔ)丁文件，可以方便地保存和分發(fā)6.2 Linux內(nèi)核啟動過程分析Linux內(nèi)核啟動就是引導(dǎo)內(nèi)核映像啟動的過程。典 型的內(nèi)核映像是zlmage,包含自引導(dǎo)程序和壓縮 的vmlinux兩部分。啟動過程也就是解壓和啟動 vmlinux的過稈。啟動過程從內(nèi)核映像入口

4、開始執(zhí)彳亍，解壓vmlinux 并且轉(zhuǎn)換到虛擬地址空間，再調(diào)用統(tǒng)一的內(nèi)核啟 動函數(shù)start-kemel(),從而啟動整個linux系統(tǒng)。 從內(nèi)核源代碼的角度分析，啟動過程是一系列匯 編子程序和C函數(shù)的調(diào)用過程。6.2.1內(nèi)核啟動流程分析<_1C-T <-> »- <i* Z K ><.« « 'B1 <>11«=? - B"B «=? 1 < >zC 二.<-r 1 h <">z ii t- < )i r-> i t. <

5、; ><-z i zt_ <_< >«« <= .n 二. > >z f-*> 二.< >' AXi B* * BB 'V 1>i C >6.2.2內(nèi)核自引導(dǎo)程序zlmage映像的入口代碼是自引導(dǎo)程序。自引導(dǎo)程 序包含一些初始化代碼，所以它是體系結(jié)構(gòu)相關(guān) 的，這個目錄是arch/$(ARCH)/booto第一條指令 所在的文件是自引導(dǎo)稈序中的head.So6.2.3 內(nèi)核vmlinux入口PC指針己經(jīng)指向vmlinux的入口地址，順序執(zhí)行內(nèi) 核啟動程序，vmlinux開始部分也有一

6、些匯編程序 ,對應(yīng)的程序文件為head.S,經(jīng)過一系列的初始 化過程，打開MMU,跳轉(zhuǎn)到start-kernel()函數(shù)。624 Linux系統(tǒng)初始化start_kernel函數(shù)是Linux內(nèi)核通用的初始化函數(shù)。 無論對于什么體系結(jié)構(gòu)的Linux,都要執(zhí)行這個函 數(shù)。start_kemel()是內(nèi)核初始化的基本過程。 start_kernel()函數(shù)負(fù)責(zé)初始化內(nèi)核各了系統(tǒng)，最后 調(diào)用rest_init(),啟動init內(nèi)核線程，繼續(xù)初始化，在 init內(nèi)核線程中，將執(zhí)行init()函數(shù)，負(fù)責(zé)完成掛接 根文件系統(tǒng)、初始化設(shè)備驅(qū)動程序和啟動用戶空 間的init進(jìn)程等重要工作。對于Linux系統(tǒng)來說

7、，掛接根文件系統(tǒng)、初始化設(shè) 備驅(qū)動程序和啟動用戶空間的程序是必要的3項工 作，分析這些重要工作的實現(xiàn)函數(shù)，有助于理解 休核啟動過程。6.2.5掛接根文件系統(tǒng)Linux能夠在內(nèi)存中虛擬磁盤文件系統(tǒng)，叫作 ramdisko如果為內(nèi)核配置了ramdisk設(shè)備和文件系 統(tǒng)，就女裝好ramdisk文件系統(tǒng)，然后再掛接根文 件系統(tǒng)，在初始化設(shè)備驅(qū)動程序之后執(zhí)行 prepare_namespace()函數(shù)，它負(fù)責(zé)為Linux系統(tǒng)掛 接一個糧文件系統(tǒng)。6.2.6初始化設(shè)備驅(qū)動內(nèi)核子系統(tǒng)已經(jīng)基本上初始化好了，CPU子系統(tǒng) 已經(jīng)正常工作，內(nèi)存管理和進(jìn)程管理已經(jīng)正常運(yùn) 轉(zhuǎn)，但是還沒有使用任何設(shè)備。接下來繼續(xù)初始 化內(nèi)核設(shè)備驅(qū)動程序，然后才能訪問設(shè)備，