Chip123 科技應用創新平台

 找回密碼
 申請會員

QQ登錄

只需一步,快速開始

Login

用FB帳號登入

搜索
1 2 3 4
查看: 7868|回復: 6
打印 上一主題 下一主題

trace linux kernel source - ARM - 01

  [複製鏈接]
跳轉到指定樓層
1#
發表於 2008-8-6 14:33:07 | 只看該作者 回帖獎勵 |正序瀏覽 |閱讀模式
昨天下載了linux-2.6.26的kernel source/ _) P& ~, _/ M6 w) [/ o
打算trace一下 (以ARM為例子)
2 t- M# I  C7 x& k: d0 n  {看看能不能多了解一下kernel booting時候的一些動作   p- l6 }8 M4 t" K, F
一些文章提到是從/arch/arm/boot/bootp/init.S開始
: E4 t, A- T4 I6 c# ]4 G所以節錄了一些下來2 \0 S/ H' y9 C' d
6 {- i$ m  H: G) j- n
     19         .section .start,#alloc,#execinstr! o' e/ a1 Q' g9 Z( K
     20         .type   _start, #function
6 Y* x8 J# E) A( ~     21         .globl  _start
& x% i3 a# {' M! ]" {, Z     22# ^9 B) Q5 t" a# o* ]
     23 _start:     add lr, pc, #-0x8       @ lr = current load addr- U' L( Q8 Q, l8 q
     24         adr r13, data
* `  c* N; Y$ L( X     25         ldmia   r13!, {r4-r6}       @ r5 = dest, r6 = length. ^& v% o) H7 n; [8 i+ s3 H" K
     26         add r4, r4, lr      @ r4 = initrd_start + load addr5 W# I3 d+ Z# }% J. E6 l
     27         bl  move            @ move the initrd4 a2 c! ~9 E/ v
     .....( ]5 C- I2 Y7 ]/ ~( F
     76         .type   data,#object. ~7 U  L. g1 n
     77 data:       .word   initrd_start        @ source initrd address
4 o; ]- E" K8 [( x) B     78         .word   initrd_phys     @ destination initrd address6 j5 X) _8 L# U0 j7 Y
     79         .word   initrd_size     @ initrd size; w# `5 B1 W1 E2 c  g9 t* t
     80
9 n7 {3 B' k3 a+ U4 l5 u
& D8 Y, k  d2 }line 19,宣告了叫做.start的section. O3 r/ ^, q1 D9 _
line 20,21宣告了一個叫做_start的function2 F- M9 L4 D: H4 p# ]& `
程式碼似乎從line 23開始
* I" K& r( C; P& N9 gline 23, 『add lr, pc, #-0x8』' |( A6 Z, H7 w4 R
add就是將pc+(-0x8)的結果放到lr之中,pc和lr都是ARM裡頭暫存器
0 D# T2 D+ O$ }. h7 K! d: Y( Ypc就是program counter,CPU用來指著目前要執行的指令,執行完CPU就會自動把PC+1! G3 D7 X2 `, e, W; @+ ^. k
這樣就會拿到下一道指令,lr通常是第14個register, r14,常被用來繼續function4 }  h8 n/ A. ^  U4 l
return時候的返回位置。奇怪的是為什麼要-0x8??; B) b& j0 i) [6 L" B
原因應該是ARM本身有pipeline的設計,prefetch->decode->execution,當指令被執行5 }6 s4 l/ o+ w  z* S
的時候,其實已經預先去偷偷抓下一道,所以PC值不是真的指在目前執行的地方,三級
& _, Y* n, H2 R7 U+ x7 X- x( spipeline剛好多了兩個cycle所以4 bytes x 2必須要-8才是正在執行指令的位址。3 l6 h0 u" p  F8 h' M9 G
2 g6 V* t2 V7 N' W3 \
line 24, 『adr r13, data』( _9 [2 x0 x5 [6 W% [9 B
adr會去讀取data所在的位址當作值,寫道r13裡頭。r13通常是用來放stack pointer,2 `, V1 t! S5 {- U
常縮寫成sp,所以現在r13就指到data所在的位置上去。
5 G3 C- r; }( R9 h$ k) n
1 Y+ [( H; D5 r. e& \6 K$ N8 oline 25, 『ldmia   r13!, {r4-r6}』
* `- y; @) i1 o" O. o* L) O5 v2 _ldmia, load multiple increment after,顧名思義就是可以做很多次load的動作,每此( ~! R: A+ g0 |- B( K+ s
load完就把位址+1,執行完之後) [) e; M! e/ D, U0 l3 [3 r
r4 = initrd_start/ P( A: e) K$ o3 ]
r5 = initrd_phys4 ^9 M$ M8 C8 ?7 a5 T
r6 = initrd_size
9 [0 P) }! G- D3 E8 y. A8 u* Y- u8 f9 s& q* u8 V
line 26, 『add r4, r4, lr』
- F, U" ]2 ?1 Ar4 = r4+lr, lr是剛剛我們算過的,指到一開始執行指令的地方,看程式碼的解釋,被當
! `* {, |- y6 G8 G. W  M成載入的位址,所以執行完 r4 = initrd_start+程式被載入的位置,用途不明,看看之
4 E% q7 i5 [7 d: l' b後有沒有被用到。
+ b* C. X9 R5 w* K6 b" y# h$ Y" R$ S# y7 W# J3 Z: i
line 27, 『bl  move』5 O! k6 e8 s( E4 Z% g7 G6 k
bl, b是branch,相當於C語言goto的動作,l就是goto之前,先把目前位置存放到lr裡面,
4 G+ E3 R. h1 E& e) f2 F所以bl除了goto之外,也改寫了lr,應該是有利於等一下返回的時候,可以用lr的值。3 K+ J2 G! P/ ^* J4 j

/ Y- r* Z# p% d1 F以上,好像還沒開始什麼重點,有空再繼續,有想錯的地方或是需要補充的地方,多多指教~
分享到:  QQ好友和群QQ好友和群 QQ空間QQ空間 騰訊微博騰訊微博 騰訊朋友騰訊朋友
收藏收藏 分享分享 頂2 踩 分享分享
7#
 樓主| 發表於 2009-7-16 15:26:26 | 只看該作者
剛剛發現一個大陸網站的blog貼了我的文章
$ W1 O* E4 ~* _9 N7 w& A0 O但是沒表明出處 = =. @' b* M+ h* b+ [/ |
還把標題改過,感覺像是他自己寫的' {' V3 C: {! S- Y
真是麻煩~
6 c9 M& Z$ ~2 I7 ~2 U- g% }) T9 Z
已經好幾次這樣的經驗
0 x- x/ b1 ?- s5 M以前幫忙有弄網站也是這樣1 |! o4 m1 v* {9 Z, E; Q
抄襲得很嚴重
4 q* V. }$ A! c) p/ k7 U, w內地那邊到底有沒有在管啊!!
6#
 樓主| 發表於 2008-8-9 11:31:33 | 只看該作者
原帖由 jacky002 於 2008-8-9 07:44 AM 發表
2 p7 c" n" E/ \( j4 f5 t8 e好一段時間沒有碰程式了,看到你的分析讓我想起年輕時候的我 ~~~~ 還是不要透漏年齡
0 r: E% h# A* [/ W
  E/ Z2 u0 M& y) ?6 G5 g; t
% D3 ~& ^; X  w  H$ D
有些時候  東西是越陳越香啊~~/ ~7 o3 ~2 C4 d( A& k0 M8 s- s1 g5 {
...........
5#
發表於 2008-8-9 07:44:45 | 只看該作者
好一段時間沒有碰程式了,看到你的分析讓我想起年輕時候的我 ~~~~ 還是不要透漏年齡
4#
 樓主| 發表於 2008-8-7 11:25:39 | 只看該作者
程式返回之後
5 v( @$ B3 A5 {5 `$ W我們接著看下一行
  1.      33         ldmia   r13, {r5-r9}        @ get size and addr of initrd
    , O0 q- \1 H( l0 w* K9 Q
  2.      34                         @ r5 = ATAG_CORE" g$ k# {4 {9 x
  3.      35                         @ r6 = ATAG_INITRD2
    3 J6 ]3 y5 p/ q
  4.      36                         @ r7 = initrd start8 o3 G, o$ D8 s. D
  5.      37                         @ r8 = initrd end9 \7 [2 K7 f+ h; `2 s( R- V
  6.      38                         @ r9 = param_struct address/ {. Y0 G! Z- N. L
  7.      39
    ( V. \- }5 O% g6 S( j# g; \* ?
  8.      40         ldr r10, [r9, #4]       @ get first tag' @1 b4 U, u4 k7 ^; f6 \- u
  9.      41         teq r10, r5         @ is it ATAG_CORE?
複製代碼
line 33, 繼續從r13的地方取出資料到r5, r6, r7 ,r8, r9,註解的說明有提到各個資料
: I# |  x# P; z的意義,注意一下這邊的r7是initrd的destination address不是source address。0 `8 a% n/ ?6 b3 r/ p
& l' s9 N8 ^7 N2 \8 R5 s/ U
line 40, 讀入第一個tag,這邊的tag是指bootloader丟給kernel的一個boot arguments,0 o: d: Q$ [7 q  U2 O
會被用一個叫做ATAG的structure包起來,並且放到系統的某個地方。然後kernel跑init.S,5 Q3 E/ A: i* O
的時候就會去這個地方拿ATAG的資料,這些資訊包括記憶體要使用多大,螢幕的解析度多大等等。+ B1 X$ @& ^' N0 [$ x3 O

* l1 S3 ]) f- G# z+ rline 41, t是test, eq是equal, 判斷拿到的第一個tag是不是等於atag core. 應該是看
* J% B/ w9 F. W' r" A% Zatag list 是不是成立的。. z9 A' f& x& O) @! j3 i# D# ~

" f6 P# {  g, C+ d* b; e' a繼續接著看
  1.      45         movne   r10, #0         @ terminator
    # w- y3 P! v# b; L7 j$ G
  2.      46         movne   r4, #2          @ Size of this entry (2 words)
    2 g% Z2 [2 M: r* k, X1 \, o# m- n
  3.      47         stmneia r9, {r4, r5, r10}   @ Size, ATAG_CORE, terminator
複製代碼
發現45, 46, 47的指令都帶有condition "ne", not equal,表示是剛剛 line 41發現atag不成立
- J6 {: R* P# d所做的事情,注釋是寫『If we didn't find a valid tag list, create a dummy ATAG_CORE entry.』
- Z& a6 Z! m8 |( E- T9 b6 f% H所以以上三行就是用來創造一個假的entry,假設一切順利這三行指令會bypass過去不會被執行到。0 C$ w! E' t- {; Q; @

, r9 f, t4 g1 `% J+ K4 z接著來看init.S最後一段程式碼 (終於~)
  1.      54 taglist:    ldr r10, [r9, #0]       @ tag length: K0 P, I2 \8 D, {. P& _
  2.      55         teq r10, #0         @ last tag (zero length)?
    5 y/ y0 R" T; Y1 ^, s/ W: a
  3.      56         addne   r9, r9, r10, lsl #2
      `* Y& A2 m2 W- ~+ G6 |
  4.      57         bne taglist
    0 g* S3 ^# M9 z  @& k
  5.      58( l, v; F) A; b
  6.      59         mov r5, #4          @ Size of initrd tag (4 words). M( a* U3 {, |: X0 s, k
  7.      60         stmia   r9, {r5, r6, r7, r8, r10}0 W' U$ f: b. {/ A' N6 W
  8.      61         b   kernel_start        @ call kernel
複製代碼
line 54, 將r9指到的位址的offset 0x0的值載入到r10。看註解是tag length,所以這邊得要去翻翻atag的規範$ `' w1 V. e1 F( D6 H
這邊有個文章有提到 http://www.simtec.co.uk/products ... ooting_article.html ,一開
5 o- {9 A4 H, C' p) }始應該是去讀atag_header所看第一個欄位,確認一下是size,應該沒問題。
  1. struct atag_header {% D0 n3 N* H7 R* m6 _& J9 S, M$ ^
  2.         u32 size; /* legth of tag in words including this header */
    , L+ c+ [% G# N  L6 L
  3.         u32 tag;  /* tag value */
    " X+ I  f: [3 N, k7 |! K
  4. };
複製代碼
line 55,測試一下size是不是0。$ D/ @$ H( k+ e# ?3 z) U
line 56, 57也有condition ne,表示是不為0的時候做的。將拿到的length(r10)乘以4,這邊的lsl是將r10往/ U7 e# Y/ c# \7 H# e5 ?
左shift的意思,因為一個欄位是4bytes,所以乘4之後就跳到下一個tag,一直跳到最後沒東西。* h, r4 ^3 a( k$ O2 h

8 B% p- D- B% T/ F# i5 fline 59, 將r5設成4+ Y$ |) ?% d* |9 X" t
line 60, 將r5, r6, r7, r8 ,r10存到r9所指到的位置,應該就是跟在atag list的後面。
$ S. U# G0 y- {2 o' B9 T+ L- \line 61, jump 到 kernel_start ,注意這邊是用b而不是bl,因為跳過去kernel就不需要返回了。BL會用到
$ P# D5 ~* b* v/ L5 Qlr紀錄返回位置。' p: n: Y! v7 g

  |2 d( J) k6 ?6 d以上,走過一整個init.S,接著會跳到./arch/arm/boot/compressed/head.S。+ P) W* C) j1 u3 o" m

  t7 P2 a/ _( ^  D: K1 qkernel_start的定義方式跟initrd_start有點類似,中間有透過 kernel.S去用.incbin把kernel image包進來。

評分

參與人數 2Chipcoin +5 +2 收起 理由
card_4_girt + 2 無私分享的心更重要,希望你再接再厲
jacky002 + 5 以資鼓勵,再接再厲!

查看全部評分

3#
 樓主| 發表於 2008-8-6 19:50:09 | 只看該作者
接著繼續看 init.S
( `: _! o, K4 r4 v: C* O之前的code已經goto到move這邊來2 G: w9 v& V/ Z- y" ?* N, @4 k5 F
所以貼一些move的程式碼
  {- ]0 y, x( L" m+ K* S8 N% _4 H& I4 q6 S
     66 move:       ldmia   r4!, {r7 - r10}     @ move 32-bytes at a time, \  s4 m' ]7 I; u9 S! I
     67         stmia   r5!, {r7 - r10}
: A- }* w- G& ]! s1 c, `     68         ldmia   r4!, {r7 - r10}: M& p) \% \& Y( O/ b3 ^
     69         stmia   r5!, {r7 - r10}# E3 I8 n" _$ E7 v
     70         subs    r6, r6, #8 * 4
( {% U# F% e# ?. a* S% S3 X     71         bcs move
% j6 h+ E* k) l% @/ e+ @. m     72         mov pc, lr9 V+ p! _7 u( `( d: l% A7 V
( w$ v* l; a$ o0 B* Q) `
line 66, 將r4所指到的位置,分別將值讀出來放到r7, r8, r9, r10, 可以發現剛剛計算過的r4這邊被5 B: h. i$ \" w# {, f) U& w, W& G
用到了,但是為什麼r4不是用initrd_start,卻還要加上load addr??$ t, V* A) T3 Y4 v4 d
原因應該是bootp.lds的14行『. = 0;』表示最後被link好的address會從0x0開始/ e; f1 g, s3 `
所以 initrd_start 所記錄的位置可以當成是offset
( G) ^* ~* D- P$ e# Y加上load到DRAM或是擺在flash上的位址後/ Q6 G8 ^- T5 h1 N6 W6 W2 ]  ^6 o% u
就剛好是initrd所在的地方3 w/ T; W+ ?3 @7 d6 S

# Q& E& I! U' I4 Sline 67, 『stmia   r5!, {r7 - r10}』
0 _: ~7 T7 G9 N+ n6 e/ H% rstmia, store multiple increment after, 和ldmia動作相同,只是用來寫資料。
$ f/ x1 F8 V7 \+ yr5是存放著initrd要擺放的位置 $ V& ~* a, b( ]# {, U
猜測應該是為了一開始image放在flash上,但是可以將initrd拷貝到DRAM上) W3 J/ o: `$ m1 `4 _4 q) ~; U
r7寫到r5指到的位置
# ?9 g: Z. b5 W. ~0 x) X8 a! fr8->r5+16 R" Y- X9 [' p
r9->r5+2
% \4 i( l4 _7 e0 i( Ar10->r5+3
9 m1 G8 F) |' D2 Q. A4 m所以我們發現,66,67行就是將r4所指的東西搬到r5。
( f0 o6 x4 H! K5 Y. L! c/ {- `: `4 ~  m* c
line 68, 69也是一樣copy了4x4bytes,一共是32bytes。8 m6 M; w) j1 E
line 70,『subs    r6, r6, #8 * 4』,將length - 32bytes
5 G' h/ E) E9 k+ A$ Iline 71,『bcs move』,b是branch的意思,cs是表示condition的條件,要是條件符合的話,
* e$ q/ g  |) l. z就做branch的動作,這邊的用意是判斷前一個length是不是已經到0,如果不為零就繼續copy。5 Y: z! Y; X! d, b+ S9 L
line 72,『mov pc, lr』5 @# j: E2 }, m& c- N. X
接著就把剛剛bl指令預先存放好的lr 填入pc,這樣CPU就會跳回去原本的return address。
( M; D) Q+ ?) k5 U. S8 L
& T5 H* E+ g7 ^$ o: R1 s以上的動作,慢慢看得出來有在做些什麼事  O8 k0 {% o$ P6 q
1. 找出initrd的所在位置
* V) c. y. n" l2 d4 p# v3 A* O1 _2. 將它copy到一個指定的destination去
2#
 樓主| 發表於 2008-8-6 18:23:09 | 只看該作者
上面的 code 裡面出現了一些還沒定義的symbol  P. H: `4 A8 I
例如 initrd_start, initrd_size等等% L8 Q; }4 u& w# H2 F
其實是被定義在另外一個檔 ./arch/arm/boot/bootp/initrd.S
- o; d9 [' `$ G4 T- @, Z9 w$ w9 K8 w1 l2 O0 V5 M2 k
      1     .type   initrd_start,#object9 `* C  k9 N, V0 [8 \- \
      2     .globl  initrd_start
! o* n$ O0 o, f' E, T8 j, k- N& M      3 initrd_start:
4 P/ @- j' f" a' V9 {- T" n/ ]      4     .incbin INITRD: B! P' n8 a) p1 m1 E" ~. P
      5     .globl  initrd_end
, ]* |$ Y% L6 v" g      6 initrd_end:
8 [! a6 u2 b  G! I3 N9 Y! v5 j! c. u; v0 N+ u! B3 H. d
line 2, 3, 5, 6定義了兩個symbol initrd_start和initrd_end1 W, G  h" F( ^0 a9 q0 k8 u
中間還用.incbin INITRD 將 ramdisk 的 image include進來0 V  x8 o! n( g! J
這邊有點複雜
, \# B4 a8 E6 p8 k0 h) b) b; m假如compiler kernel的時候
* e8 [; m9 x1 C, G) n% \' J8 m5 p有選擇使用ramdisk當成boot device的話+ T3 T9 r8 f! h1 E! E0 }
會對從環境變數去設置 INITRD
0 r8 [$ ^' K1 X5 a# L) o這個檔名會被帶入到MAKEFILE
+ j5 i  l: e3 H( q0 v2 \. k6 `3 m並且在做assembler動作的丟進來
) ]3 t7 H" ?9 D8 Y4 M; c假如沒有使用initrd3 j- U) b: k2 G3 L5 P
那就.incbin應該就包不到東西
6 n6 A# ^  ?( C$ Linitrd_start 和 initrd_end 就會相等+ N+ g0 H( z. n; s9 A5 R: Z3 `
. E! e; B. S  e: q
另外有個 script ./arch/arm/boot/bootp/bootp.lds
6 E  @6 M4 @/ ]  h9 m它規範了所有link起來的object code裡面的section要怎麼編排* g7 q. B: Q* t% F1 y1 a5 `
這樣撰寫kernel的時候% ~* \& u6 |) J0 l  C: T
可以到特定的section取得想要的資料或是計算某個section的大小
1 {- a, l! M& S! K( z
* u  _- b2 y8 a7 `) A  g     10 OUTPUT_ARCH(arm)
  W; p0 w. w) f. @2 S( M     11 ENTRY(_start)' N* a1 r% R/ J' u" Y: L' F
     12 SECTIONS
6 Z8 O4 w9 ?% i( R/ c/ E     13 {3 j) C( K  a, }# C, N8 l! m4 E5 F! Q
     14   . = 0;7 t' s6 @6 `& l7 l
     15   .text : {
4 ]/ X' q, ]% d( h% \! x+ N     16    _stext = .;
7 k9 I" I: t, J8 d" `     17    *(.start)
8 I3 P9 w6 j  [( u8 C. g     18    *(.text)
% ^2 u6 j$ m- g* S& k     19    initrd_size = initrd_end - initrd_start;
, N$ X" e' G7 T     20    _etext = .;
) _$ @5 q  h% \5 M" v8 C     21   }* J) H  O( B3 C6 e
     22
: I' m8 E; e1 X$ H) E% o8 G     23   .stab 0 : { *(.stab) }
" U' G$ D* q: x2 G% Q5 q     24   .stabstr 0 : { *(.stabstr) }5 I# \% R% j, j% c
     25   .stab.excl 0 : { *(.stab.excl) }. H$ t4 o$ @* F3 I' V8 a0 w
     26   .stab.exclstr 0 : { *(.stab.exclstr) }
* {' Q8 k4 l& N5 z) s6 `; a1 Q     27   .stab.index 0 : { *(.stab.index) }
$ G# u/ ]: u) O  T- e9 k0 c     28   .stab.indexstr 0 : { *(.stab.indexstr) }
' I$ M) f7 {& Q     29   .comment 0 : { *(.comment) }
% j8 j' M9 u8 v5 F; Z# q5 D     30 }
8 L0 X1 E, `2 R$ V4 T; K8 j' C) a+ r* Y8 M  ~8 r
對於object file的格式不熟悉的話
/ A9 p* v7 O& @5 p- `/ @# k- I6 n可以參考ELF format的相關文件
您需要登錄後才可以回帖 登錄 | 申請會員

本版積分規則

首頁|手機版|Chip123 科技應用創新平台 |新契機國際商機整合股份有限公司

GMT+8, 2024-6-29 12:15 PM , Processed in 0.130016 second(s), 19 queries .

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回復 返回頂部 返回列表