arm linux 从入口到start_kernel 代码详细分析7

arm linux 从入口到start_kernel 代码详细分析7
6. 切换数据

        在 arch/arm/kernel/head-common.S 中:

00014:  .type __switch_data, %object
00015: __switch_data:
00016:  .long __mmap_switched
00017:  .long __data_loc   @ r4
00018:  .long __data_start   @ r5
00019:  .long __bss_start   @ r6
00020:  .long _end    @ r7
00021:  .long processor_id   @ r4
00022:  .long __machine_arch_type  @ r5
00023:  .long cr_alignment   @ r6
00024:  .long init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp
00025:
00026:
00034:  .type __mmap_switched, %function
00035: __mmap_switched:
00036:  adr r3, __switch_data + 4
00037:
00038:  ldmia r3!, {r4, r5, r6, r7}
00039:  cmp r4, r5    @ Copy data segment if needed
00040: 1: cmpne r5, r6
00041:  ldrne fp, [r4], #4
00042:  strne fp, [r5], #4
00043:  bne 1b
00044:
00045:  mov fp, #0    @ Clear BSS (and zero fp)
00046: 1: cmp r6, r7
00047:  strcc fp, [r6],#4
00048:  bcc 1b
00049:
00050:  ldmia r3, {r4, r5, r6, sp}
00051:  str r9, [r4]   @ Save processor ID
00052:  str r1, [r5]   @ Save machine type
00053:  bic r4, r0, #CR_A   @ Clear 'A' bit
00054:  stmia r6, {r0, r4}   @ Save control register values
00055:  b start_kernel      

第14, 15行: 函数声明
第16 - 24行: 定义了一些地址,例如第16行存储的是 __mmap_switched 的地址, 第17行存储的是 __data_loc 的地址 ......
第34, 35行: 函数 __mmap_switched
第36行: 取 __switch_data + 4的地址到r3. 从上文可以看到这个地址就是第17行的地址.
第37行:　依次取出从第17行到第20行的地址,存储到r4, r5, r6, r7 中. 并且累加r3的值.当执行完后, r3指向了第21行的位置.
        对照上文,我们可以得知:
                r4 - __data_loc
                r5 - __data_start
                r6 - __bss_start
                r7 - _end
        这几个符号都是在 arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S 中定义的变量:

- arm linux 从入口到start_kernel 代码分析 -
        00102: #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
        00103:  __data_loc = ALIGN(4);  
        00104:  . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;
        00105: #else
        00106:  . = ALIGN(THREAD_SIZE);
        00107:  __data_loc = .;
        00108: #endif
        00109:
        00110:  .data : AT(__data_loc) {
        00111:   __data_start = .;
        00112:
        00113:  
        00117:   *(.init.task)
      
                ......
              
        00158:  .bss : {
        00159:   __bss_start = .;
        00160:   *(.bss)
        00161:   *(COMMON)
        00162:   _end = .;
        00163:  }
      
        对于这四个变量,我们简单的介绍一下:
        __data_loc 是数据存放的位置
        __data_start 是数据开始的位置
      
        __bss_start 是bss开始的位置
        _end 是bss结束的位置, 也是内核结束的位置
      
        其中对第110行的指令讲解一下: 这里定义了.data 段,后面的AT(__data_loc) 的意思是这部分的内容是在__data_loc中存储的(要注意,储存的位置和链接的位置是可以不相同的).
        关于 AT 详细的信息请参考 ld.info
      
      
      
      
第38行: 比较 __data_loc 和 __data_start
第39 - 43行: 这几行是判断数据存储的位置和数据的开始的位置是否相等,如果不相等,则需要搬运数据,从 __data_loc 将数据搬到 __data_start.
        其中 __bss_start 是bss的开始的位置,也标志了 data 结束的位置,因而用其作为判断数据是否搬运完成.

第45 - 48行:　是清除 bss 段的内容,将其都置成0. 这里使用 _end 来判断 bss 的结束位置.
第50行: 因为在第38行的时候,r3被更新到指向第21行的位置.因而这里取得r4, r5, r6, sp的值分别是:
        r4 - processor_id
        r5 - __machine_arch_type
        r6 - cr_alignment
        sp - init_thread_union + THREAD_START_SP

        processor_id 和 __machine_arch_type 这两个变量是在 arch/arm/kernel/setup.c 中 第62, 63行中定义的.
        cr_alignment 是在 arch/arm/kernel/entry-armv.S 中定义的:

        00182:  .globl cr_alignment
        00183:  .globl cr_no_alignment
        00184: cr_alignment:
        00185:  .space 4
        00186: cr_no_alignment:
        00187:  .space 4
      
        init_thread_union 是 init进程的基地址. 在 arch/arm/kernel/init_task.c 中:

        00033: union thread_union init_thread_union
        00034:  __attribute__((__section__(".init.task"))) =
        00035:   { INIT_THREAD_INFO(init_task) };      

        对照 vmlnux.lds.S 中的 的117行,我们可以知道init task是存放在 .data 段的开始8k, 并且是THREAD_SIZE(8k)对齐的
第51行: 将r9中存放的 processor id (在arch/arm/kernel/head.S 75行) 赋值给变量 processor_id
第52行: 将r1中存放的 machine id (见"启动条件"一节)赋值给变量　__machine_arch_type
第53行: 清除r0中的 CR_A 位并将值存到r4中. CR_A 是在 include/asm-arm/system.h 21行定义, 是cp15控制寄存器c1的Bit[1](alignment fault enable/disable)
第54行: 这一行是存储控制寄存器的值.
        从上面 arch/arm/kernel/entry-armv.S 的代码我们可以得知.
        这一句是将r0存储到了 cr_alignment 中,将r4存储到了 cr_no_alignment 中.
第55行: 最终跳转到start_kernel