linux内核启动流程分析 - efi_main

上一篇文章 linux内核启动流程分析 - efi_stub_entry 中，为了叙述方便，我们只是粗略的讲了下efi_main函数，这里我们再具体看下。

通过该函数的注释可知，其主要目的是返回startup_32的运行时地址，这个我们在上篇文章中也说过。

673行保存startup_32的运行时地址到bzimage_addr中。

675行保存boot_params->hdr的地址到hdr中。

有关boot_params的创建及其hdr的初始化，我们在 linux内核启动流程分析 - efi_pe_entry 中有讲到，这里就不再赘述。

继续看该函数的其余部分。

该部分主要讲在某些情况下，加载到内存的kernel需要被移动到合适的位置。

710行通过将bzimage_addr和image_offset相减，计算出kernel被加载到内存时的起始地址。

bzimage_addr由上可知，是startup_32的运行时地址，而startup_32又是compressed部分的起始地址，这个可以通过以下方式验证。

看上图中的选中行，startup_32的编译时地址是0，也就是说，它是compressed部分的起始地址。

而710行中的image_offset是kernel在内存的起始地址到compressed部分起始地址（startup_32的地址）的偏移量，这个在 linux内核启动流程分析 - efi_pe_entry 中有讲过。

所以，710行中的buffer_start就是kernel被加载到内存时的起始地址。

712行在buffer_start的基础上，加上hdr->init_size，得出kernel在内存中的结束地址。

hdr->init_size值的声明和初始化是在header.S里

它表示的是kernel在启动过程中需要的内存大小。

linux内核构建结束后，最终生成的文件是 arch/x86/boot/bzImage，这其实是个压缩过的内核，在kernel启动过程中，还要在内存中对内核进行解压，进而得到真正的内核。

而解压及后续过程中需要的最大内存大小，就是通过init_size指定的。

或者，我们可以将init_size认为是uefi在加载bzImage这个uefi application时，需要分配的内存大小。

综上可知，712行中的buffer_end表示的是kernel在启动过程中，需要使用的内存的结束地址。

714到717行是一些条件判断，在这些条件下，需要拷贝内存中的内核到合适的位置上。

718行的efi_relocate_kernel方法就是具体的拷贝操作，大致逻辑是，在合适的位置重新分配hdr->init_size大小的内存，然后将当前内存中的kernel，从bzimage_addr位置开始，拷贝init_size长度到新内存中，并将新内存的起始地址赋值到bzimage_addr变量里。

这里有一个疑问，通过上文我们知道，bzimage_addr中存放的是startup_32的地址，也就是bzImage中compressed部分的起始地址，而在compressed部分之前，还有setup部分。

在efi_relocate_kernel方法中，拷贝是从bzimage_addr开始，而不是从setup开始，且拷贝的大小是init_size，即kernel在内存中的总大小，那岂不是该拷贝操作会拷贝非法内存？

这个问题我想了好久，最终在build.c中找到了一些答案。

build.c是一个小工具，用于将setup部分和compressed部分拼接起来，组成最终的bzImage。

在该工具执行过程中，其有如下操作：

由上图选中行可见，uefi在以uefi application形式启动bzImage时，我们要求要为其分配的内存大小确实是init_size，但是，这个init_size是加上了CONFIG_PHYSICAL_ALIGN之后的，而CONFIG_PHYSICAL_ALIGN的默认大小是2MiB。

我们再看setup部分的大小：

远小于2MiB，所以efi_relocate_kernel中的拷贝操作虽然不是从setup开始，但也是安全的。

继续看efi_main函数的后续部分：

该部分主要是解析efi相关的一些参数及加载initrd，在此不详细讲，后面如果用到再一一展开。

继续看efi_main的剩余部分：

这里面主要看下799行，其余行后面如果用到，再回头来详细讲。

该行主要目的是调用uefi的ExitBootServices服务，告知uefi其工作已经完成，可以安全退出了，然后内核会接管uefi管理的资源，比如内存分配等。

在调用ExitBootServices之前，exit_boot方法内还会通过一定的方式，获取uefi boot service 资源管理情况，比如内存分配情况等，记录在boot_params里，供后续使用。

最后805行，返回bzimage_addr的值，即startup_32的运行地址给efi_stub_entry，函数结束。