处理模型
Linux kernel 的启动包括很多组件的初始化和相关配置,这些配置参数一般是通过command line 进行配置的。在进行后续分析之前,先来理解一下command line 的处理模型:
要处理的对象是一个字符串,其中包含了各种配置信息,通常各个配置之间通过空格进行分离,每个配置的表达形式是如:param=value1,value2或者很简单就是一个rw 。
那么kernel 就需要提供对这些参数进行处理的处理函数列表。根据参数的作用以及执行期的先后不同,这些处理函数被定义到不同的段中。针对每一个参数,Kernel 都会到相应的段中查找相应的处理函数,最终进行各个组件的配置。
1 配置格式
常见的配置格式如:
console=ttySAC0,115200 root=nfs nfsroot=192.168.1.9:/source/rootfs initrd=0x10800000,0x14af47
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2 配置方式
2.1 Bootloader动态配置
由bootloader 进行参数配置,command line 将做为atag_list 的一个节点传递到Kernel 。
2.2 Kernel 静态配置
通过make menuconfig 进行配置:运行后配置boot options->Default kernel command string 。该配置将被静态编译到Kernel 中,通过变量default_command_line 访问。
3 解析配置
3.1 相关定义
根据执行的先后顺序,可以将处理函数分为三个大类,他们分别存在于下面三个段中(参考top/arch/arm/kernel/vmlinux.lds ):
__setup_start = .; *(.init.setup) __setup_end = .;
__early_begin = .; *(.early_param.init) __early_end = .;
__start___param = .; *(__param) __stop___param = .;
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这三个段内存储的不是参数,而是command line 参数所需要的处理函数。
3.1.1 .early_param.init段
“.early_param.init ” 所定义的处理相对靠前一些,它所处理的参数例如:initrd= ,cachepolicy=,nocache , nowb , ecc= , vmalloc= , mem= ,等等。
这些处理函数是通过__early_param宏来定义的,例如:
static void __init early_initrd(char **p)
{ …… }
__early_param("initrd=", early_initrd);
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对于宏__early_param,可以在top/arch/arm/include/asm/Setup.h 中找到如下定义:
struct early_params {
const char *arg;
void (*fn)(char **p);
};
#define __early_param(name,fn) \
static struct early_params __early_##fn __used \
__attribute__((__section__(".early_param.init"))) = { name, fn }
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3.1.2 .init.setup段
“.init.setup ”定义的处理则要靠后一些,它所处理的参数例如:nfsroot= , ip= ,等等。
这些处理函数是通过__setup宏来定义的,例如:
static int __init nfs_root_setup(char *line)
{ …… }
__setup("nfsroot=", nfs_root_setup);
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对于宏__setup,可以在top/include/linux/Init.h 中看到:
#define __setup_param(str, unique_id, fn, early) \
static char __setup_str_##unique_id[] __initdata __aligned(1) = str; \
static struct obs_kernel_param __setup_##unique_id \
__used __section(.init.setup) \
__attribute__((aligned((sizeof(long))))) \
= { __setup_str_##unique_id, fn, early }
#define __setup(str, fn) \
__setup_param(str, fn, fn, 0)
#define early_param(str, fn) \
__setup_param(str, fn, fn, 1)
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注意看的话,可以看到还有一个宏early_param ,它与宏__setup的定义相似,只不过最后一个宏参数是1 而不是0 。1 表示需要提前处理的参数。
3.1.3 __param 段
这个段中保存的是build-in 类型module 的配置参数。该宏直接用来修饰需要的变量。
3.2 解析
3.2.1 相关变量
相关的变量包括:
default_command_line:
保存memuconfig 配置的参数,如果bootloader 传入了命令行参数,那么这个新的配置将被更新到该变量中。
boot_command_line:
存在于.init.data 段。最初是default_command_line 的拷贝。
command_line:
存在于.init.data 段。在parse_cmdline() 中被赋值,数据来源是default_command_line 。
saved_command_line:
用于保存没有处理过的命令行参数,是boot_caommand_line 的拷贝。
static_command_line:
是command_line 的拷贝。
3.2.2 主要函数
函数名称:parse_cmdline()
操作数据:default_command_line。
函数列表: .early_param.init 段(在__early_begin 和__early_end 之间)。
函数功能: 依据函数列表对default_command_line 中的参数进行处理。
函数名称:parse_early_param()
操作数据:boot_command_line。
函数列表: .init.setup 段中(__setup_start 和__setup_end 之间),主要是通过宏early_param定义的部分。
函数功能: 依据函数列表对boot_command_line 中的参数进行处理。
注意parse_one() 的第四个入参是0 ,而且第五个参数是NULL 。这里没有给出参数队列,不会对boot_command_line 的每个参数在参数队列中进行对比查找,而是直接在do_early_param() 中进行条件判断,如果满足下面的条件,那么对该参数进行对应的操作:
if ((p->early && strcmp(param, p->str) == 0) ||
(strcmp(param, "console") == 0 &&
strcmp(p->str, "earlycon") == 0)
)
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函数名称:parse_args()
操作数据:static_command_line。
函数列表: __param 段(__start___param 和__stop___param 之间)。
函数功能: 该操作将依据函数列表,对static_command_line 中的参数进行相应的操作。这个操作在parse_one() 的第一部分代码完成:
for (i = 0; i < num_params; i++) {
if (parameq(param, params[i].name)) {
DEBUGP("They are equal! Calling %p\n",
params[i].set);
return params[i].set(val, ¶ms[i]);
}
}
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接下来对于不被这个列表所支持的参数,将在unknown_bootoption() 中进行处理。在unknown_bootoption() 中主要是obsolete_checksetup() 的操作。
函数名称:obsolete_checksetup()
操作数据:static_command_line。
函数列表: .init.setup 段中(__setup_start 和__setup_end 之间),主要是通过宏__setup定义的部分。
函数功能: 该操作将依据函数列表,对static_command_line 中的参数进行相应的操作。如果是在parse_early_param() 中已经处理的操作,那么这里不再处理;如果是查找到的条目中没有操作函数,那么这表示是过时的数据定义(有些早期的代码,没有定义这个函数);如果不是以上两种情形,那么利用找到的函数对参数进行处理。