在原来配置的基础上,make menuconfig选中如下选项重新配置Linux,使之携带调试信息
作用: 确定用于启动的设备; 从启动的设备的位置搬移一小段代码(4k/8k/16k)到RAM中运行,即SPL;
接上一篇分析: 《bootloader启动之【 Pre-loader -> Lk】》
前面我们了解到了0号进程是系统所有进程的先祖, 它的进程描述符init_task是内核静态创建的, 而它在进行初始化的时候, 通过kernel_thread的方式创建了两个内核线程,分别是kernel_init和kthreadd,其中kernel_init进程号为1
几乎每个Linux驱动都有个module_init(与module_exit的定义在Init.h (/include/linux) 中)。没错,驱动的加载就靠它。为什么需要这样一个宏?原因是按照一般的编程想法,各部分的初始化函数会在一个固定的函数里调用比如:
最新 Linux 内核是 5.15 版本。现在常用 Linux 内核源码为4.14、4.19、4.9 等版本,其中 4.14 版本源码压缩包大概 90+M,解压后 700+M,合计 61350 个文件。如此众多的文件,用 source insight 或者 VSCode 查看都会比较卡,所以可以采用在线查看的方式。
前面讲解的很多内容都很抽象,所以本次系列决定"接点地气",准备开始讲解大家熟悉的Activity了,为了让我以及大家更好的理解Activity,我决定本系列的课程主要分为4大流程和2大模块。 4大流程如下:
本文以Linux3.14版本源码为例分析其启动流程。各版本启动代码略有不同,但核心流程与思想万变不离其宗。
芯片复位后,将在异常向量表中复位向量的位置开始执行。复位操作的代码必须做以下事情:
上一次咱们分析了 Linux 的启动流程和初始化流程,今天主要分析一下内存方面的初始化和常见的内存分配方式。
Linux下有3个特殊的进程,idle进程(PID = 0), init进程(PID = 1)和kthreadd(PID = 2)
OpenCAS 内核模块加载 内核模块基本研发步骤介绍 模块加载函数,当通过insmod或者modprobe命令加载内核模块,模块加载函数会自动在内核中执行模块初始化函数 模块卸载函数,当rmmod命令卸载内核模块时候,会在内核执行模块的销毁函数 模块许可申明,许可证是用来描述内核模块的许可权限 模块的参数,模块参数是模块被加载时候可以传递参数,它对应的模块的全局变量 模块到处符号,内核模块可以导出的符号(symbol,对应的变量或者函数),导出后其他的内核模块可以使用本模块的函数或者变量 模块作者申请 内
从上文可以得出,start_kernel 函数最后调用的是 rest_init 函数,其实 rest_init 函数不光产生了最重要的 kernel_init (PID=1)和 kthreadd (PID=2)内核进程。
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。
进入cmd_bootm.c,找到对应的bootm命令对应的do_bootm():
既然叫中断, 那我们首先就会想到这个中断是中断谁?想一想计算机最核心的部分是什么?没错, CPU, 计算机上绝大部分的计算都在CPU中完成,因此这个中断也就是中断CPU当前的运行,让CPU转而先处理这个引起中断的事件,通常来说这个中断的事件比较紧急,处理完毕后再继续执行之前被中断的task。比如,我们敲击键盘,CPU就必须立即响应这个操作,不然我们打字就全变成了慢动作~。说白了中断其实就是一种主动通知机制,如果中断源不主动通知,那想知道其发生了什么事情,只能一次次地轮询了,白白耗费CPU。
上次我们写过了 Linux 启动详细流程,这次单独解析 start_kernel 函数。
less 命令支持 vim 的操作模式,可以使用 h/j/k/l 等键进行上下左右移动。
一、Linux内核概览 Linux是一个一体化内核(monolithic kernel)系统。 设备驱动程序可以完全访问硬件。 Linux内的设备驱动程序可以方便地以模块化(modularize)的形式设置,并在系统运行期间可直接装载或卸载。 1. linux内核 linux操作系统是一个用来和硬件打交道并为用户程序提供一个有限服务集的低级支撑软件。 一个计算机系统是一个硬件和软件的共生体,它们互相依赖,不可分割。 计算机的硬件,含有外围设备、处理器、内存、硬盘和其他的电子设备组成计算机的发动机。 但是没有软件来操作和控制它,自身是不能工作的。 完成这个控制工作的软件就称为操作系统,在Linux的术语中被称为“内核”,也可以称为“核心”。 Linux内核的主要模块(或组件)分以下几个部分: . 进程管理(process management) . 定时器(timer) . 中断管理(interrupt management) . 内存管理(memory management) . 模块管理(module management) . 虚拟文件系统接口(VFS layer) . 文件系统(file system) . 设备驱动程序(device driver) . 进程间通信(inter-process communication) . 网络管理(network management . 系统启动(system init)等操作系统功能的实现。 2. linux内核版本号 Linux内核使用三种不同的版本编号方式。 . 第一种方式用于1.0版本之前(包括1.0)。 第一个版本是0.01,紧接着是0.02、0.03、0.10、0.11、0.12、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99和之后的1.0。 . 第二种方式用于1.0之后到2.6,数字由三部分“A.B.C”,A代表主版本号,B代表次主版本号,C代表较小的末版本号。 只有在内核发生很大变化时(历史上只发生过两次,1994年的1.0,1996年的2.0),A才变化。 可以通过数字B来判断Linux是否稳定,偶数的B代表稳定版,奇数的B代表开发版。C代表一些bug修复,安全更新,新特性和驱动的次数。 以版本2.4.0为例,2代表主版本号,4代表次版本号,0代表改动较小的末版本号。 在版本号中,序号的第二位为偶数的版本表明这是一个可以使用的稳定版本,如2.2.5; 而序号的第二位为奇数的版本一般有一些新的东西加入,是个不一定很稳定的测试版本,如2.3.1。 这样稳定版本来源于上一个测试版升级版本号,而一个稳定版本发展到完全成熟后就不再发展。 . 第三种方式从2004年2.6.0版本开始,使用一种“time-based”的方式。 3.0版本之前,是一种“A.B.C.D”的格式。 七年里,前两个数字A.B即“2.6”保持不变,C随着新版本的发布而增加,D代表一些bug修复,安全更新,添加新特性和驱动的次数。 3.0版本之后是“A.B.C”格式,B随着新版本的发布而增加,C代表一些bug修复,安全更新,新特性和驱动的次数。 第三种方式中不使用偶数代表稳定版,奇数代表开发版这样的命名方式。 举个例子:3.7.0代表的不是开发版,而是稳定版! linux内核升级时间图谱如下:
本 文阐述 Linux 中的文件系统部分,源代码来自基于 IA32 的 2.4.20 内核。总体上说 Linux下的文件系统主要可分为三大块:一是上层的文件系统的系统调用,二是虚拟文件系统 VFS(Virtual FilesystemSwitch),三是挂载到 VFS 中的各实际文件系统,例如 ext2,jffs 等。本文侧重于通过具体的代码分析来解释 Linux内核中 VFS 的内在机制,在这过程中会涉及到上层文件系统调用和下层实际文件系统的如何挂载。文章试图从一个比较高的角度来解释Linux 下的 VFS文件系统机制,所以在叙述中更侧重于整个模块的主脉络,而不拘泥于细节,同时配有若干张插图,以帮助读者理解。
SOC (System on a Chip) bring-up是一个复杂的过程,涉及到硬件、固件和软件的集成和验证,以下是一个基于BROM,SPL,UBOOT和Linux的启动流程的概述:
接上一篇BIOS启动,BIOS完成了基础的硬件检测和硬件的中断向量表的初始化,然后BIOS找到MBR并且把MBR加载在内存中,跳转到该位置。加载的位置在内存中的0x7C00,至于为什么是这个位置,主要是因为历史的原因吧,最初的内存只有32K,历史选择了0x7C00(31k)。
也许大家会觉得奇怪:为什么Linux kernel把对ARM big·Lttile的支持放到了cpufreq的框架中?
Linux的initcall是一种初始化调用的机制,它在Linux内核启动过程中用于执行一系列的初始化任务。initcall机制向Linux内核注册了多组回调函数,这些函数在系统初始化时按照预定的顺序被调用。initcall的主要目的是对设备、内核子系统等进行初始化,以确保系统能够正常运行。
这篇文章基于Russell King所写的《the ARM booting document》,并与AArch64 Linux kernel的所有公开版本相关。
上一篇介绍了linux驱动的概念,以及linux下设备驱动的基本分类情况及其各个分类的依据和差异,这一篇我们来描述如何写一个类似hello world的简单测试驱动程序。而这个驱动的唯一功能就是输出hello world。 在编写具体的实例之前,我们先来了解下linux内核下调试程序的一个重要函数printk以及几个重要概念。 printk类似c语言的printf,是内核中输出打印信息的函数。以后驱动调试中的重要性不言而喻,下面先做一个简单介绍。 printk的级别 日志级别一共有8个级别,printk
这本书属于学习Linux内核原理必读推荐书目之一!对Linux内核的设计原理进行了细致的说明,也有具体实现部分的介绍,结合源码能很好的理解Linux内核;
在前面的文章中,我们已经成功编译并启动了 VxWorks,本文将重点介绍 VxWorks 的启动流程,并使用GDB进行调试以更深入地研究启动过程。
Linux 内核源码 linux-4.12\mm\memblock.c#34 位置 , 定义了 struct memblock 类型的变量 , 在该结构体赋值时 , .bottom_up = false 将 bottom_up 设置为了 false , 表示内存从 高地址向下分配 ;
在内存管理的上下文中, 初始化(initialization)可以有多种含义. 在许多CPU上, 必须显式设置适用于Linux内核的内存模型. 例如在x86_32上需要切换到保护模式, 然后内核才能检测到可用内存和寄存器.
start_kernel是内核启动阶段的入口,通过单步调试,可以发现它是linux内核执行的第一个init,我们单步进入看看它做了哪些操作:
NBU(Veritas NetBackup)是目前企业比较常用的备份软件,为了方便大家学习和使用,本文简单讲一下如何在虚拟机安装 NBU。
本篇的重点是讲解设备和驱动的启动流程,设备和驱动的流程是整个内核启动的核心,也是工作中最常面对的问题。出于知识点的系统性考虑,在进入主题之前我们先看下整个 Linux 在 ARM 中的启动流程如何。
早期时,启动一台计算机意味着要给计算机喂一条包含引导程序的纸带,或者手工使用前端面板地址/数据/控制开关来加载引导程序。尽管目前的计算机已经装备了很多工具来简化引导过程,但是这一切并没有对整个过程进行必要的简化。
我们接着看linux初始化内存的下半部分,等内存初始化后就可以进入真正的内存管理了,初始化我总结了一下,大体分为三步:
关注ARM平台上timer driver(clocksource chip driver和clockevent chip driver)的驱动工程师应该会注意到timer硬件的演化过程。在单核时代,各个SOC vendor厂商购买ARM core的IP,然后自己设计SOC上的peripherals,这里面就包括了timer的硬件。由于没有统一的标准,各个厂商的设计各不相同,这给驱动工程师带来了工作量。然而,如果仅仅是工作量的话就还好,实际上,不仅仅如此。linux的时间子系统要求硬件timer提供下面两种能力:一是free running的counter,此外需要能够在指定的counter值上产生中断的能力。有些硬件厂商会考虑到软件的需求(例如:PXA270的timer硬件),但是有些硬件厂商做的就不够,例如:S3C2451的timer硬件。我们在写PXA270的timer硬件驱动的时候是毫无压力的,而在写S3C2451的timer的驱动的时候,最大的愿望就是把三星的HW timer的设计人员拉出来打一顿。
为什么会写这样一篇“无效水文”,我想是由于我的这样一种强迫症,对于任何的学习,在不理解原理,无法把他与我的已知知识架构产生联系的时候,我会本能地拒绝这种知识,所以由于这种偏执,很多情况下拖慢了自己的进度,因为很多时候无法有效收集到有用的资料,软件实训的时候,老师只会丢给一个配置文件,然后在此基础上做一些修改开发,可以除了可以勉强做一个垃圾出来,没有任何意义。就连再去做一个垃圾的能力都没有。这种情况直到毕业我才感觉无法再继续这样的生活了,于是开始大量学习,阅读专业书籍。这次就想对这些原本困扰我的东西进行一次小的抛砖引玉式的总结,当然也是把别人已经写过的一些文章综合一下,让入门的人对此好奇的人产生初步印象。 总之,人生没有白走的路。五年之前你正在梦想你今天的生活。 还有,当我们在经历冬季的时候,新西兰正被春风吹拂。所以做自己认为对的事情吧。
一、Linux内核的组成 相关概念: Linux系统的组成部分:内核+根文件系统 内核:进程管理、内存管理、网络协议栈、文件系统、驱动程序。 IPC(Inter-Process Communication进程间通信):就是指多个进程之间相互通信,交换信息的方法。Linux IPC基本上都是从Unix平台上继承而来的。主要包括最初的Unix IPC,System V IPC以及基于Socket的IPC。另外,Linux也支持POSIX IPC。 运行中的系统环境可分为两层:内核空间、用户空间
一、Linux内核的组成 相关概念: Linux系统的组成部分:内核+根文件系统 内核:进程管理、内存管理、网络协议栈、文件系统、驱动程序。 IPC(Inter-Process Communication进程间通信):就是指多个进程之间相互通信,交换信息的方法。Linux IPC基本上都是从Unix平台上继承而来的。主要包括最初的Unix IPC,System V IPC以及基于Socket的IPC。另外,Linux也支持POSIX IPC。 运行中的系统环境可分为两层:内核空间、用
1 uboot将Linux DTB二进制文件传递给Linux kernel, Linux kernel在启动过程中,会将DTB二进制文件加载进内存,并将device tree展开,通过深度遍历整棵树,填充每个节点和属性, 调用过程start_kernel() -> setup_arch() -> unflatten_device_tree()
Linux 内核是根据 GNU GPL 版本2发布的,因此是自由软件基金会定义的自由软件。
BIOS读取硬盘的MBR,运行启动扇区中的代码,旧系统往往需要自己写启动扇区,而新系统基本上由专用的启动软件接管了,在 Linux 世界中,目前都是用的 Grub2。由于启动扇区空间太小,放不下太复杂的代码逻辑,所以 Grub2 也使用了多阶段启动的策略;
目标: (1)创建Source Insight 工程,方便后面分析如何启动内核的 (2)分析uboot传递参数,链接脚本如何进入stext的 (3) 分析stext函数如何启动内核: (3.1
作为一名程序员,肯定不仅仅限于使用API文档,因为浮于表面是远远不够的。进阶学习的阶段,需要我们保持一颗好奇的心,深入阅读Android源码,学习优秀的代码风格和设计思想,知其然并且知其所以然。
一般嵌入式系统使用的都是对称多处理器(Symmetric Multi-Processor, SMP)系统,包含了多个cpu, 这几个cpu都是相同的处理器,如4核Contex-A53。但是在系统 启动阶段他们的地位并不是相同的,其中core0是主cpu(也叫引导处理器),其他core是从cpu(也叫辅处理器),引导cpu负责执行我们的启动加载程序如uboot,以及初始化内核,系统初始化完成之后主core会启动从处理器。
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