trace linux kernel source - ARM - 03

gogojesse

到目前為止，我們已經進展到kernel幫自己relocate完，並解將自己解壓縮到一個地方要準備開始執行，那疑問來了？到底是跳到哪裡去了，因為./compressed/head.S最後一行居然是
3 R% |3 n# R! H4 w$ l『mov pc, r4』
r4只代表了解壓縮完後kernel的位址，那究竟整包kernel編譯的時候，哪個function哪個東西被放在最前面咧？！
1 O$ I$ R  N: _) Z* z
, R, G2 e" e, Y: ?所以我們又必須開始找於kernel link的時候是怎麼被安排的，有了前面的基礎，我們可以從Makefile知道程式碼如何被編譯。至於link上的細節，例如有那些section和section先後順序等等，可以從 lds 檔來規範。
& j- [$ k; Q! x) S. s
; [7 I3 Q$ {9 F, c% Y. U; p有興趣的人可以看一下 kernel source 根目錄裡頭的 Makefile，Makefile file裡面指定了使用vmlinux.lds來當做lds檔。

1. 659 vmlinux-lds  := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds

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打開./arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S (會用來產生vmlinux.lds)
我們可以發現第一個section是『.text.head』，裡頭的_stext從目前的位置開始放。
於是我們曉得只要找到屬於.text.head這個section，並且是_stext這個symbol的程式碼，就是解壓縮完後的第一行程式碼。

1.      26     .text.head : {
   % Q& i2 u& O. Z% {
2.      27         _stext = .;
   
3.      28         _sinittext = .;
   2 n& Y- ?* T  l3 u
4.      29         *(.text.head)
   
5.      30     }

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用指令搜尋一下，發現 ./arch/arm/kernel/head.S 裡頭有關鍵字（如下），結果我們從./arch/arm/boot/compressed/head.S跳到了./arch/arm/kernel/head.S 。

1.      77     .section ".text.head", "ax"
   & t* p8 X* t3 C/ \9 o/ w3 L6 i- C
2.      78     .type   stext, %function
   ; e( J& r- d" ?2 ^+ M1 P
3.      79 ENTRY(stext)
   ! G) T+ q2 ~5 `9 A' ~  z2 ]
4.      80     msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode
   " c  A! L$ F" o6 S* L
5.      81                         @ and irqs disabled
   
6.      82     mrc p15, 0, r9, c0, c0      @ get processor id
   
7.      83     bl  __lookup_processor_type     @ r5=procinfo r9=cpuid
   5 E  ^$ A. h9 R0 B6 ?
8.      84     movs    r10, r5             @ invalid processor (r5=0)?
   
9.      85     beq __error_p           @ yes, error 'p'
   , q3 d% n" c1 A
10.      86     bl  __lookup_machine_type       @ r5=machinfo
    ' c! `! q. q6 W! H# @( t
11.      87     movs    r8, r5              @ invalid machine (r5=0)?
    1 O1 ^) w) b* ^" E
12.      88     beq __error_a           @ yes, error 'a'
    . H' c# {0 a; l) @& \
13.      89     bl  __vet_atags
    5 l+ f& u$ J, e$ e: Y
14.      90     bl  __create_page_tables

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既然找到了檔案，我們又可以開始繼續。

看了一下，程式碼多了很多bl的跳躍動作，看來會在各個function跳來跳去。

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既然跳到真正的kernel開始跑，表示進入重頭戲，在進入kernel之前arm的平台有一些預設的狀況，也就是說arm kernel image會預設目前的cpu和系統的狀況是在某個狀態，這樣對一個剛要跑起來的OS比較決定目前要怎麼boot起來。
8 g) n5 U7 ~: `# w) A: f$ ]% X
可以看一下comment，有清楚的描述。這也幫助我們了解為什麼decompresser的程式跑完之後，還要把cache關掉。

1.      59 /*
   / J9 J/ v4 p& p6 p
2.      60  * Kernel startup entry point.
   8 i6 ]+ o4 g8 V8 C6 G
3.      61  * ---------------------------
   
4.      62  *
   
5.      63  * This is normally called from the decompressor code.  The requirements
   
6.      64  * are: MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
   
7.      65  * r1 = machine nr, r2 = atags pointer.

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基於以上的假設，當program counter指到kernel的程式的時候，就會從line 80開始跑。
. v1 x  D, H; G! \8 c! P5 Y/ Wline 80, msr指令會把, operand的值搬到cpsr_c裡面。這是用來確保arm cpu目前是跑在svc mode, irq&fiq都disable。（設成0x1就會disable，definition在./include/asm-arm/ptrace.h)
line 82, 讀取CPU ID到r9
4 b$ k; R5 M- P, w4 _, m. [7 [/ ~line 83, 跳到 __lookup_processor_type 執行（bl會記住返回位址）。

1.      77     .section ".text.head", "ax"
   9 \( X4 W: Q$ S1 [0 f
2.      78     .type   stext, %function
   
3.      79 ENTRY(stext)
   
4.      80     msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode
   2 b& e3 K$ L- d8 Q  X7 t
5.      81                         @ and irqs disabled
   1 N5 a( V! U' l9 B
6.      82     mrc p15, 0, r9, c0, c0      @ get processor id
   ; G* X2 l+ K& {4 c/ s
7.      83     bl  __lookup_processor_type     @ r5=procinfo r9=cpuid

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接著會跳到head-common.S這個檔，
line 158, (3f表示forware往前找叫做『3』label)將label 3的address放到r3。
line 159, 將r3指到的位址的資料，依序放到r7, r6, r5.(ldmda的da是要每次都位址減一次）
4 g+ z; n4 ?: V. rline l60, 161, 利用真實得到位址r3減去取得資料的位址得到一個offset值，這樣可計算出r5, r6真正應該要指到的地方。
  i# r8 [2 y' F; ~/ lline 163~169,這邊的程式應該不陌生，就是在各個CPU info裡面找尋對應的structure。找到的話就跳到line 171，返回head.S
2 d: m4 ~0 _! z( B% Tline 170, 找不到的話，r5的processor id就放0x0.表示unknown id。

__proc_info_xxx可以在 vmlinux.lds.S 找到，是用來包住CPU info的所有data.資料則是被定義在./arch/arm/mm/proc-xxx.S，例如arm926就有 proc-arm926.S，裡面有相對應的data宣告，compiling time的時候，這些資料會被編譯到這個區段當中。

1.     156     .type   __lookup_processor_type, %function
   
2.     157 __lookup_processor_type:
   9 {; j0 k. z! m* R* K
3.     158     adr r3, 3f
   / u7 p, N( ?! e& K5 U/ {
4.     159     ldmda   r3, {r5 - r7}
   
5.     160     sub r3, r3, r7          @ get offset between virt&phys
   
6.     161     add r5, r5, r3          @ convert virt addresses to
   ( O% b$ s5 x9 u0 C, x9 M; I
7.     162     add r6, r6, r3          @ physical address space
   
8.     163 1:  ldmia   r5, {r3, r4}            @ value, mask
   
9.     164     and r4, r4, r9          @ mask wanted bits
   
10.     165     teq r3, r4
      u& u3 e+ g3 Q  {- e8 s
11.     166     beq 2f
    ) S+ x+ {: `" |  R3 \0 v8 S
12.     167     add r5, r5, #PROC_INFO_SZ       @ sizeof(proc_info_list)
    . g1 M  U0 [; g4 @
13.     168     cmp r5, r6
    
14.     169     blo 1b
    
15.     170     mov r5, #0              @ unknown processor
    
16.     171 2:  mov pc, lr
    0 ~7 y! R" V: l7 j8 B. f5 f# }7 q7 R
17. 
    / ]0 T9 v  P; n, p" S. @' e$ o
18.     187     .long   __proc_info_begin
    
19.     188     .long   __proc_info_end
    % t4 r4 A# g, K# c, @& @
20.     189 3:  .long   .
    
21.     190     .long   __arch_info_begin
    
22.     191     .long   __arch_info_end

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跳了很多檔案，建議指令和object code如何link的概念要有，就會很清楚了。

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我們從 head-common.S返回之後，接著繼續看。

line 84, movs的意思是說，做mov的動作，並且將指令的S bit設起來，最後的結果也會update CPSR。這個指令執行的過程當中，會根據你要搬動的值去把N and Z flag設好。這個是有助於下個指令做check的動作。
line 85, 就是r5 = 0的話，就跳到__error_p去執行。
line 86, 跳到__lookup_machine_type。原理跟剛剛找proc的資料一樣。

1.      83         bl      __lookup_processor_type         @ r5=procinfo r9=cpuid
   1 A: r* O' Z' f* i' r5 F) ]
2.      84         movs    r10, r5                         @ invalid processor (r5=0)?
   
3.      85         beq     __error_p                       @ yes, error 'p'
   
4.      86         bl      __lookup_machine_type           @ r5=machinfo

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看得出來跟proc很像，有個兩個小地方是
5 _4 }7 e% i- M* r
1. line 207,用ldmia不是用ldmda。原因就在於存放arch 和 proc info 的位址剛好相反。一個在lable3的上面。一個在的下方。設計上應該是可以做修改的。
0 u6 |+ W* f2 F9 }; J
2. arch定義的方式是透過macro，可以先看 ./include/asm-arm/mach/arch.h。裡頭有個 MACHINE_START ，這邊會設好macro，到時候直接使用就可以把arch的info宣告好。 例如 ./arch/arm/mach-omap1/board-generic.c

1. /* macro */
   9 m- g9 ~/ C% H9 P8 U0 k# \1 K
2.      50 #define MACHINE_START(_type,_name)                      \
   3 u+ ?9 V/ |0 m
3.      51 static const struct machine_desc __mach_desc_##_type    \
   
4.      52  __used                                                 \
   9 o6 m; V) j( K4 P7 u# x% K8 f4 e
5.      53  __attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {    \
   
6.      54         .nr             = MACH_TYPE_##_type,            \
   1 G( K" I! U7 h( S; g
7.      55         .name           = _name,
   
8.      56
   % s! d% k, b9 t
9.      57 #define MACHINE_END                             \
   
10.      58 };
    + j/ z( F9 r" Y3 ^; \
11.      /* 用法 */
    . s7 ]# o- T; Q: I
12.      93 MACHINE_START(OMAP_GENERIC, "Generic OMAP1510/1610/1710")
    ' o6 _& A% \( S' `$ \% e
13.      94         /* Maintainer: Tony Lindgren <tony@atomide.com> */
    8 A( ?% {  R( M; s; |2 P
14.      95         .phys_io        = 0xfff00000,
    - z+ _. G6 ?2 }
15.      96         .io_pg_offst    = ((0xfef00000) >> 18) & 0xfffc,
    
16.      97         .boot_params    = 0x10000100,
    
17.      98         .map_io         = omap_generic_map_io,
    
18.      99         .init_irq       = omap_generic_init_irq,
    
19.     100         .init_machine   = omap_generic_init,
    
20.     101         .timer          = &omap_timer,
    ) F  I+ A2 M4 d/ |
21.     102 MACHINE_END
    
22. 
    9 u) M- y+ a, R- I
23.     /* func */
    
24.     204         .type   __lookup_machine_type, %function
    
25.     205 __lookup_machine_type:
    
26.     206         adr     r3, 3b
    * v1 ^) p3 k+ e" y( Q4 b
27.     207         ldmia   r3, {r4, r5, r6}
    
28.     208         sub     r3, r3, r4                      @ get offset between virt&phys
    1 J" }0 ]5 G1 H" _9 _
29.     209         add     r5, r5, r3                      @ convert virt addresses to
    2 S9 o$ ~0 q. M+ D
30.     210         add     r6, r6, r3                      @ physical address space
    
31.     211 1:      ldr     r3, [r5, #MACHINFO_TYPE]        @ get machine type
    
32.     212         teq     r3, r1                          @ matches loader number?
    & T% M& Z' j7 I
33.     213         beq     2f                              @ found
    4 s: F6 g* v$ C$ f5 |& P/ V* n
34.     214         add     r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC    @ next machine_desc
    9 Y9 q- N: k+ L3 k$ m
35.     215         cmp     r5, r6
    ) r7 D# w$ l! Z9 T* N8 Q
36.     216         blo     1b
    
37.     217         mov     r5, #0                          @ unknown machine
    2 H5 D( d5 w9 I9 @
38.     218 2:      mov     pc, lr

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gogojesse

接著我們又返回到head.S，
line 87~88也是做check動作。
line 89跳到vet_atags。在head-common.S

1.      87         movs    r8, r5                          @ invalid machine (r5=0)?
   
2.      88         beq     __error_a                       @ yes, error 'a'
   
3.      89         bl      __vet_atags
   2 \, _1 w  T' i+ V$ R! _
4.      90         bl      __create_page_tables

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line 245, tst會去做and動作。並且update flags。這邊的用意是判斷位址是不是aligned。
line 246, 沒有aligned跳到label 1，就返回了。
. r5 E0 z8 @& G! @) ^" e. X: G4 I( nline 248~250, 讀取atags所在的address裡頭的值到r5，看看是否不等於ATAG_CORE_SIZE，不等於的話也是返回。
line 251~254, 判斷一下第一個達到的atag pointer是不是等於ATAG_CORE。如果正確的話，等一下要讀取atag的資料，才會正確。
7 l2 a9 q9 ?6 a) E0 G. J) Y# _+ V（atag是由bootloader帶給linux kernel的東西，用來告知booting所需要知道的參數。例如螢幕寬度，記憶體大小等等）

1.      14 #define ATAG_CORE 0x54410001
   * z* P* E) m  q& K
2.      15 #define ATAG_CORE_SIZE ((2*4 + 3*4) >> 2)
   3 c3 x2 c$ Z' i
3. 
   
4.     243         .type   __vet_atags, %function
   7 }. W" W/ b& f1 [9 d8 z9 L
5.     244 __vet_atags:
   
6.     245         tst     r2, #0x3                        @ aligned?
   : J. s) X7 K. C6 f* `, J0 D
7.     246         bne     1f
   
8.     247
   
9.     248         ldr     r5, [r2, #0]                    @ is first tag ATAG_CORE?
   
10.     249         subs    r5, r5, #ATAG_CORE_SIZE
    5 f$ {5 w; g& {! x2 I. f
11.     250         bne     1f
    7 l- h9 r& h/ i, c0 G
12.     251         ldr     r5, [r2, #4]
    
13.     252         ldr     r6, =ATAG_CORE
    - _0 p  C7 B6 [$ B5 P0 [
14.     253         cmp     r5, r6
    
15.     254         bne     1f
    . c" y% T$ K: J
16.     255
    
17.     256         mov     pc, lr                          @ atag pointer is ok
    
18.     257
    
19.     258 1:      mov     r2, #0
      M: y4 x1 r) y. g8 O$ I2 A+ K
20.     259         mov     pc, lr

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接著我們又跳回去head.S。  
6 p3 u4 S; T* L" l# O" xline 90，又跳到 __create_page_tables。   (很累人....應該會死不少腦細胞）
2 [. G3 k' ]. f# o" d, h哇！page table?!!如雷貫耳的東西，不知道會怎麼做。剛剛偷看了一下，＠＠還蠻長了，先到這邊好了，下次在繼續寫。

gogojesse

由於code看起來似乎越來越難解釋，會需要在檔案之間跳來跳去。建議一些基礎的東西可以再多複習幾次（其實是在說我自己 ），閱讀source code上收穫會比較多。例如：

( x; x1 C* e7 M! m& ]7 ?5 I1. arm instruction set - 這個最好每個指令的意思都大略看過一次，行有餘力多看幾個版本，armv4, v5 or v6。
2. compiler & assembler & linker - toolchain工具做的事情和功能，大致的流程和功能要有概念。
! y; _: R1 L  _" ^+ ]6 u1 ^3. Makefile & link script - 這兩個功能和撰寫的方式要有簡單的概念。
" |8 q) a. h0 }0 h( W* M2 h
! c4 _) \( I$ N/ T8 @# t; t. B以上1是非常重要的重點，2&3只要有大致上的概念就可以，因為trace code的時候，有時需要跳到Makeflie&Link script去看最後object code編排的位址。
& a! s2 A6 c& @  `
由於我們trace到了page table這個關鍵字，在開始之前，稍微簡短的解釋，為了幫助了解，儘量用易懂的概念講，有些用詞可能會和一些真實狀況不同，但是懂了之後，應該會有能力分辨，至於正式而學術上解說，很多書上應該都有，或是google一下就很多啦∼

gogojesse

page table本身是很抽象的東西，尤其是對所謂的 user-mode application programmer 來說，大部分的狀況它是不需要被考慮到的部份，但是他的產生卻對os和driver帶來了很多影響。我們從一個小小的疑問出發。

- a$ m% A0 {: W, I『產生page table到底是要給誰用的？』

其實真正作用在它上面的H/W是MMU，一旦CPU啟用了MMU，當cpu嘗試去記憶體讀取一個operand的時候，cpu內部打出去的位址訊號都會先送到mmu，mmu會拿著這個位址去對照page table，看看這個位址是不是被轉換到另外一個位置（還會確認讀寫權力），最後才會到真正的位址去讀寫。
# S3 F/ O/ U2 v, o; y; o- B  `
這樣來看CPU其實一開始打出去的位址訊號其實不是最後可以拿到資料的位址，我們稱為virtual address(va)，mmu打出來的位址才能真正拿到資料，所以我們把mmu打出去的位址稱為physical address(pa)。那用來查詢這個位址對照關係的表格，就是page table。

到這邊我們有一個簡單的概念。來想像一個小問題，一個普通的周邊（例如你的顯示卡），因為他並不具有MMU功能，hw只看得懂pa，但是CPU卻是作用在va，假如我想去對hw的控制暫存器做讀寫，到底要用va還是pa?

gogojesse

這時，寫driver的人就必須要小心，設定給硬體看的位址必須要先轉成pa（像是設定DMA)，給CPU執行的程式碼要使用va，這對一開始嘗試寫driver但是又不瞭解va pa之間的差別的人，常常產生很多疑問。

現在我們回頭想想OS，既然我們跑到create page table，可以預期的是他想要將MMU打開，因此希望預先建立起一個page table，讓MMU知道目前os想規劃的位址對應和讀取權力是如何被安排的。所以os必須考慮到現在的系統究竟是長怎樣？應該要如何被安排？是不是有那些要被保護？好吧∼因為我們完全對os不了解，也不知道該安排什麼，只能祈禱在trace code完後，可以找到這些問題的答案，或者發現一些沒想到的問題。
. A9 b/ J/ ?/ S9 Z* v
7 W5 n+ T, i- T6 a6 U; V& q* n/ F知道了page table的大致上的功能，下篇就可以專心的研究這個table的長相，和它想規劃出的系統模樣。
9 ?3 J( j# @3 H9 c5 W. u
p.s. 字數限制好像變短了。   （看來很難寫）

gogojesse

由於字數限制挑整，用詞儘量精簡，以便可以貼必要source。另外，以後寫到一段落，考慮收集成一篇完整的文章，這樣應就不會因為用回覆的方式，造成閱讀斷斷續續的問題。希望有人對文章呈現方式有想法的話，可以跟我講。

gogojesse

現在，讓我們跳入create_page_tables吧∼
- H" Q% g2 T3 A) Q' r% D% Nline 216，會跳到pgtbl的macro去執行，其實只是載入一個位址。

3 l7 z: h, a/ t% K' ~3 p3 x只是這個位址因為你硬體規劃dram位置不同，所以必須可以變動。一般會定義在./include/asm-arm/arch-你的平台/memory.h，我們看得出來dram開始的地方是從0x8000 offset（text_offset)開始算，猜測可能一開始有保留空間給kernel使用。實際算page table的時候有減去0x4000，表示是從DRAM+0x8000-0x4000開始放pg table.

1. /* arch/arm/Makefile */
   
2.      95 textofs-y       := 0x00008000
   
3.     152 TEXT_OFFSET := $(textofs-y)

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1. /* include/asm-arm/arch-omap/memory.h */
   2 G  ?) n. G1 e; W/ x
2.      40 #define PHYS_OFFSET             UL(0x10000000)
   2 v( |/ o5 Q, p" B  @
3. 
   
4.      /* arch/arm/kernel/head.S */
     M( z% T3 C9 Z1 C- U
5.      29 #define KERNEL_RAM_VADDR        (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)
   / H5 q. e1 j( s
6.      30 #define KERNEL_RAM_PADDR        (PHYS_OFFSET + TEXT_OFFSET)
   
7. 
   
8.      47         .macro  pgtbl, rd
   * u. p, J% _  s0 n- Z
9.      48         ldr     \rd, =(KERNEL_RAM_PADDR - 0x4000)
   # o& S2 q3 [1 }7 e; v
10.      49         .endm
    : U" p3 u; ?9 q5 a0 R
11. 
    3 e* r7 D( K# ]$ P" o
12.     216         pgtbl   r4                              @ page table address

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gogojesse

得到pg table的開始位置之後，當然就是初始化囉。
6 C- v& B1 G7 ?: }. bline 221, 將pg table的base addr放到r0.
- @5 ^/ q3 j% ?1 [9 @# ]line 223, 將pg table的end addr放到r6.
- N7 D$ C) L3 L" Y( g  J1 aline 224~228, 反覆地將0x0寫到pg table的區段裡頭，每個loop寫16bytes. (4x4)，直到碰到end，結果就是把它全部clear成0x0.

1.     221         mov     r0, r4
   
2.     222         mov     r3, #0
   4 B3 G/ {1 [: ?3 H8 @
3.     223         add     r6, r0, #0x4000
   7 c6 l  y* }- x6 u
4.     224 1:      str     r3, [r0], #4
   
5.     225         str     r3, [r0], #4
   : J% o, \7 P. K+ p9 n: S0 [
6.     226         str     r3, [r0], #4
   5 g2 J, R! q8 \% x9 Y
7.     227         str     r3, [r0], #4
   
8.     228         teq     r0, r6
   3 H) B" s1 D7 r# V) }
9.     229         bne     1b

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line 231, 將位址等於 r10+PROCINFO_MM_MMUFLAGS 裡頭的值放到r7。r10是proc_info的位址。proc的info data structure被定義在『./include/asm-arm/procinfo.h』，offset取得的方式用compiler的功能，以便以後新增structure的欄位的時候不需要更動程式碼。這邊的動作合起來就是讀預設要設給mmu flags的值。

1.    231         ldr     r7, [r10, #PROCINFO_MM_MMUFLAGS] @ mm_mmuflags

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gogojesse

問題怎麼填值？？
$ e1 m6 b0 d5 C0 g/ }9 j1 v/ C拿出ARM的手冊，翻到MMU章節。一看發現page有很多種，還得分first level和second level。
, e. E( \) z9 q  v; o6 l2 ?9 [% u
! j% f! s: D0 J2 ~- x念書時的印象，是從1st level在去查2nd level，先看怎麼設定1st level （不知以前老師有沒有亂教）
6 E- n, J- Q6 k1. [31:20]存著section base addr
2. [19:2]存著mmu flags
1 W% l6 X: C0 x1 O/ ~6 T3. [1:0]用來辨別這是存放哪種page, 有四種:
   a. fault (00) b. coarse page (01) c. section (1st level) (10) d. fine page (11)
4. pg tabel資料要存放到 [31:14] = translation base, [13:2] = table index , [1:0] = 0b00 的位址

/ i7 Q9 C) }" a, c! P+ y9 P0 Q來看code是怎麼設定。

) c( A3 ~1 Z9 wline 239, 將pc的值往右shift 20次放到r6.這是取得前20高位元的資料，有點像是 1.。
1 L8 T) D: N" k* @9 Jline 240, 將r6往左shift 20次之後，和r7做or的動作，剛好也是 2.提到的mmu flags和1.處理好的資料做整理。
/ e5 @! |3 g3 M* T所以前面兩個做完，就完成了bit[31:2]。
; o3 C0 L/ d0 f) E5 l( ~9 lline 241， 將r3的資料寫到r4+(r6<<0x2)的地方去，剛好是4.提到的位址。（lucky）

1.     239         mov     r6, pc, lsr #20
   ( D* a) G; ~3 {( [
2.     240         orr     r3, r7, r6, lsl #20
   6 p, s, S$ Y' P; h: R7 d
3.     241         str     r3, [r4, r6, lsl #2]

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p.s. 用pc值剛好可以算出當前的page。

gogojesse

最近又被釘上了，開始忙碌，大概沒太多時間貼文∼
+ m* O) T, S) N$ R  a
上篇已經將pc所屬的page table entry(pte)設定好，接著繼續看
line 247, 248, 將KERNEL_START的位址往右shift 18算出pte的offset，(等於line239&241，239&241是先shift right 20然後shift left 2)，並將剛剛r3的值設給pte。『!』的意思是會把address存到r0。

7 ]+ ~; ?# I! y  Jline 249~252, 算出KERNEL_END-1的pte位址放到r6, KERNEL_START的下一個pte的位址放到r0。r0 <= r6的話就持續對pte寫入初值的動作。但是這邊的r3有加上（0x1<<20），所以原本的section base會變成加1，目前不是很明瞭為什麼要加1，或許往後面會找到答案。

1.     247         add     r0, r4,  #(KERNEL_START & 0xff000000) >> 18
   
2.     248         str     r3, [r0, #(KERNEL_START & 0x00f00000) >> 18]!
   / X6 b, P/ d# L3 K6 L) r7 t  ?
3.     249         ldr     r6, =(KERNEL_END - 1)
   / P8 |* v5 O# N, z+ c
4.     250         add     r0, r0, #4
   
5.     251         add     r6, r4, r6, lsr #18
   
6.     252 1:      cmp     r0, r6
   
7.     253         add     r3, r3, #1 << 20
   
8.     254         strls   r3, [r0], #4
   
9.     255         bls     1b

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gogojesse

line279，PAGE_OFFSET是規範RAM mapping完後的virtual address，我們將這個位址所屬的pte算出來放到r0。
line 280~283,將要 map 的physical address的方式算出來放到r6。
3 U6 D9 v/ V/ u" Nline 284，最後將結果存到r0所指到的pte。
/ u, {- X# M) v1 [# T. |
以上三個動作，就是做好 ram 起頭的位址一開始map，還沒做完整塊map。由於我們目前的設定方式每塊是1MB，所以這邊是將RAM開始的1MB做map。

line 327,返回，結束一開始的create page table的動作，我們可以看出其實並沒有做完整的初始化page table，所以之後應該會有其他page table的細節。

1.     279         add     r0, r4, #PAGE_OFFSET >> 18
   
2.     280         orr     r6, r7, #(PHYS_OFFSET & 0xff000000)
   
3.     281         .if     (PHYS_OFFSET & 0x00f00000)
   
4.     282         orr     r6, r6, #(PHYS_OFFSET & 0x00f00000)
   5 l/ C, {( @1 V/ i2 z
5.     283         .endif
   : y3 F% e2 F4 |# [" `4 z2 q
6.     284         str     r6, [r0]
   
7.     327         mov     pc, lr

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附帶一提，我們這邊省略了一些用ifdef包起來的程式碼，像是一開始會印一些output message的程式碼（line286~326）。

gogojesse

自create page table返回後，我們偷偷看一下接下來的程式碼，
line 99, 將switch_data擺到r13
* N1 c% b& b0 u+ E8 B& j; y5 @2 lline 101, 將enable_mmu擺到lr
line 102, 將pc改跳到r10+PROCINFO_INITFUNC的地方去
6 A3 ~/ S* R9 }! p
3 h: V9 V% @# j% x& h) \其實這邊有點玄機，switch_data和enable_mmu都是function，結果位址都只是被存起來，並沒有直接跳過去執行。其實，雖然程式碼是順序switch_data->enable_mmu->proc init function，但其實執行的順序會是 procinfo 的init function-> enable_mmu -> switch_data 。至於，為什麼要這樣寫的原因？就不清楚了，也還沒仔細推敲過。
4 \3 }4 m& m9 f" R7 G( \. R  O
" P! K0 b% C( Q& {* V4 vswitch_data最後就會跳到大家都很熟悉的start_kernel(). 詳細要賣個關子，最近會忙一下，得要過一陣子才能貼文∼  

1.      99         ldr     r13, __switch_data              @ address to jump to after
   
2.     100                                                 @ mmu has been enabled
   . {7 L: x. Y. f0 @0 K9 ?
3.     101         adr     lr, __enable_mmu                @ return (PIC) address
   
4.     102         add     pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC

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gogojesse

老店重新開張~
4 m) r& O7 s9 H: o) }
) x, b" a3 O3 O& P花了一些時間把舊的貼文整理到一個blog
8 y) M! _2 h9 Z' g. ~) n有把一些敘述修改過
希望會比較容易集中閱讀
目前因為某些敘述不容易
還是比較偏向筆記式而且用字不夠精確
8 |1 c0 Y/ i" i* Q, C9 G' ~  n希望之後能夠慢慢有系統地整理
大家有興趣的話
可以來看看和討論
( [5 |, k& S3 N( R) j/ u& uhttp://gogojesseco.blogspot.com/
# V  ], U: c# C/ Z- w- j' B
以後可能會採取  先在chip123貼新文章
) _5 I  {/ J# q0 s- Z9 c) H* ]1 ?5 u慢慢整理到blog上的方式
( B+ a. E! L5 H; W因為chip123比較方便討論 =)
blog編輯修改起來比較方便
2 A; v; b7 |; \0 G) Z) O閱讀也比較集中   大家可以在這邊看到討論
' Q9 d( Q' a. _然後在blog看到完整的文章 (類似BBS精華區的感覺)

gogojesse

隔了很長一段時間沒update
之前程式碼走到 ./arch/arm/kernel/head.S 的 line 99 附近

1.      99         ldr     r13, __switch_data              @ address to jump to after
   + c2 s# J3 q5 J) U. K
2.     100                                                 @ mmu has been enabled
   
3.     101         adr     lr, __enable_mmu                @ return (PIC) address
   
4.     102         add     pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC

複製代碼

line 99, 將__switch_data放到r13。(留作之後用)
, r/ O* j7 Q8 K( M$ @line 101, 將__enable_mmu的addr放到lr。(留作之後用)
line 102, 將 r10+#PROCINFO_INITFUNC 放到pc，也就是jump過去的意思。r10是proc_info的位址。PROCINFO_INITFUNC則是用之前提過的技巧，指向定義在./arch/arm/mm/proc-xxx.S的資料結構，以arm926為例，最後會指到

1. 463         b       __arm926_setup

複製代碼

所以程式碼就跳到了 __arm926_setup。

1. 373         .type   __arm926_setup, #function
   
2. 374 __arm926_setup:
   
3. 375         mov     r0, #0
   ! T9 `- H# s5 ^% a" D
4. 376         mcr     p15, 0, r0, c7, c7              @ invalidate I,D caches on v4
   2 t) p' `" \( k2 e
5. 377         mcr     p15, 0, r0, c7, c10, 4          @ drain write buffer on v4
   / i  r7 |0 p$ [5 P% i
6. 378 #ifdef CONFIG_MMU
   7 J8 N3 |2 S, T- `; Y
7. 379         mcr     p15, 0, r0, c8, c7              @ invalidate I,D TLBs on v4
   
8. 380 #endif
   
9. 
   
10. 388         adr     r5, arm926_crval
    + x# Y& [- C9 b1 U( E8 k
11. 389         ldmia   r5, {r5, r6}
    9 G4 [! `( p7 z
12. 390         mrc     p15, 0, r0, c1, c0              @ get control register v4
    
13. 391         bic     r0, r0, r5
    
14. 392         orr     r0, r0, r6
    
15. 
    / A1 [  t# G7 A
16. 396         mov     pc, lr
    
17. 397         .size   __arm926_setup, . - __arm926_setup

複製代碼

這邊的程式碼就跟CPU有很大的相依性，
line 375~380, 主要就是invalidate CPU的I&D cache和清空write buffer。
line 388~392, 把cp15的設定讀出來，並且將一些預設狀態做好運算放到r0。(預設值從arm926_crval這邊可以取得。)
4 j' Z1 _+ E' a6 d5 G8 [* sline 396, 直接把pc跳到lr，因為我們之前已經將lr = enable_mmu，所以直接跳過去。

gogojesse

1. 155 __enable_mmu:
   
2. 170         mov     r5, #(domain_val(DOMAIN_USER, DOMAIN_MANAGER) | \
   
3. 171                       domain_val(DOMAIN_KERNEL, DOMAIN_MANAGER) | \
   . b4 S5 ]" i6 Y- I1 L
4. 172                       domain_val(DOMAIN_TABLE, DOMAIN_MANAGER) | \
   + g5 `) E, T1 F+ z, r5 O7 u
5. 173                       domain_val(DOMAIN_IO, DOMAIN_CLIENT))
   ( _; @  Y. t6 r  v% n  b* U) X
6. 174         mcr     p15, 0, r5, c3, c0, 0           @ load domain access register
   
7. 175         mcr     p15, 0, r4, c2, c0, 0           @ load page table pointer
   ( d4 p3 a0 r8 F) A; k/ B" W, `
8. 176         b       __turn_mmu_on
   
9. 177 ENDPROC(__enable_mmu)

複製代碼

line 170~174，設置好domain access。(domain access可以先當成設置access的權限，或許以後可以寫詳細的文章說明)
line 175~176，將create好的page table開頭丟給mmu。跳到turn_mmu_on

1. 191 __turn_mmu_on:
   + y& Y) \3 a/ r' j4 ^! ^
2. 192         mov     r0, r0
   
3. 193         mcr     p15, 0, r0, c1, c0, 0           @ write control reg
   
4. 194         mrc     p15, 0, r3, c0, c0, 0           @ read id reg
   
5. 195         mov     r3, r3
   2 S" Y- E# W0 N. ]  ^/ D
6. 196         mov     r3, r3
   4 V: G7 G% p/ \/ t
7. 197         mov     pc, r13
   
8. 198 ENDPROC(__turn_mmu_on)

複製代碼

顧名思義就是把mmu打開，將我們準備好的r0設定交給mmu，並讀取id到r3，接著pc跳到r13，r13剛剛在head.S已經先擺好__switch_data。所以會跳到head-common.S。

1. 18 __switch_data:
   . u% K4 |' d3 {- H9 I
2. 19         .long   __mmap_switched
   
3. 20         .long   __data_loc                      @ r4
   9 R& n" Y' d3 q( v
4. 21         .long   _data                           @ r5
   ) h' B# i3 x6 L4 \' r3 l$ z, w* l
5. 22         .long   __bss_start                     @ r6
     H$ o) ?: X( A- z$ o/ y: N
6. 23         .long   _end                            @ r7
   ( @- H5 J/ p4 D  ]  ?8 a' E8 j  [
7. 24         .long   processor_id                    @ r4
   . Z: K6 X7 }+ a/ Q
8. 25         .long   __machine_arch_type             @ r5
   
9. 26         .long   __atags_pointer                 @ r6
   
10. 27         .long   cr_alignment                    @ r7
    ! j, F) k4 O6 p$ g! O% M4 t
11. 28         .long   init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp
    ! P- `6 a0 @! ?( X! @6 N
12. 29
    

複製代碼

switch_data的第一行就是 __mmap_switched，所以我們直接看line 39。

gogojesse

1. 39 __mmap_switched:
   $ a* p# n! B. l, ?
2. 40         adr     r3, __switch_data + 4
   - }: `( N) n; A/ b+ I5 u; Z) _
3. 41
   
4. 42         ldmia   r3!, {r4, r5, r6, r7}
   
5. 43         cmp     r4, r5                          @ Copy data segment if needed
   
6. 44 1:      cmpne   r5, r6
   
7. 45         ldrne   fp, [r4], #4
   
8. 46         strne   fp, [r5], #4
   . _& [/ }$ Q% X$ O5 s
9. 47         bne     1b
   4 S: r5 d9 i: Q3 R1 `4 Q$ f
10. 48
    
11. 49         mov     fp, #0                          @ Clear BSS (and zero fp)
    . b1 ]0 c- e; A0 A- S
12. 50 1:      cmp     r6, r7
    ( B9 _, P- K3 k8 J8 E
13. 51         strcc   fp, [r6],#4
    
14. 52         bcc     1b
    * Q$ E+ M  L- u3 u+ H, a
15. 53
    
16. 54         ldmia   r3, {r4, r5, r6, r7, sp}
    / s6 @0 A: T+ n
17. 55         str     r9, [r4]                        @ Save processor ID
    
18. 56         str     r1, [r5]                        @ Save machine type
    & N9 n2 t( \1 ]8 Z
19. 57         str     r2, [r6]                        @ Save atags pointer
    
20. 58         bic     r4, r0, #CR_A                   @ Clear 'A' bit
    
21. 59         stmia   r7, {r0, r4}                    @ Save control register values
    / z# j. z( q% `+ `! B, |
22. 60         b       start_kernel
    ; V6 F& T) x+ F: N, k
23. 61 ENDPROC(__mmap_switched)

複製代碼

switch_data的第一行就是 __mmap_switched，所以我們直接看line 39。
line 39，將__data_loc的addr放到r3
line 42,從r3的位址，連續讀取四筆資料到r4, r5, r6, r7
5 G1 C0 x2 q7 ~. Eline 43~47，看看data segment是不是需要搬動。
line 49~52, clear BSS。
% e7 \' E2 }8 ^0 F8 u0 T, Y
由於linux kernel在進入start_kernel前有一些前提必須要滿足：
  t) u* G4 _6 ?- B, Dr0  = cp#15 control register
/ X  g7 B5 O" a1 ^r1  = machine ID
1 T. C8 R: ?; Q5 K& [) br2  = atags pointer
r9  = processor ID
  M+ G3 _( d6 h) M# }" v0 T
( y/ j% g" z7 s- f4 {2 [所以line 54~59就是在做這些準備。
最後呢? 我們就跳到start_kernel了。(而且還是用b start_kernel，表示我們不會再回來了)
- I5 q( ^6 `! Q' R* d% F5 i: J
看一下start_kernel()在./init/main.c，終於跳出architecture specific的目錄，表示
我們真正的開始linux kernel的初始化。
. ~! v" _/ Y! m. k. [  b像是 shedule init, console init, memory init, irq init等等都在start_kernel裡頭。
7 z( N4 N3 d, i  S, Z% I到這邊之後，應該就可以深入linux kernel中，各項比較跟hardware不那麼相關的軟體部分。