linux内核学习（11）启动全过程概述之二

这次该进入main函数了，在arch/x86/boot/main.c中。

void main(void)

{

/* First, copy the boot header into the "zeropage" */

copy_boot_params(); # 将hdr的参数拷贝到结构体boot_params.hdr中，在文件boot/bootparam.h里

/* Initialize the early-boot console */

console_init();

if (cmdline_find_option_bool("debug"))

puts("early console in setup code/n");

/* End of heap check */

init_heap();

/* Make sure we have all the proper CPU support */

if (validate_cpu()) {

puts("Unable to boot - please use a kernel appropriate "

"for your CPU./n");

die();

}

/* Tell the BIOS what CPU mode we intend to run in. */

set_bios_mode();

/* Detect memory layout */

detect_memory();

/* Set keyboard repeat rate (why?) */

keyboard_set_repeat();

/* Query MCA information */

query_mca();

/* Query Intel SpeedStep (IST) information */

query_ist();

/* Query APM information */

#if defined(CONFIG_APM) || defined(CONFIG_APM_MODULE)

query_apm_bios();

#endif

/* Query EDD information */

#if defined(CONFIG_EDD) || defined(CONFIG_EDD_MODULE)

query_edd();

#endif

/* Set the video mode */

set_video();

/* Do the last things and invoke protected mode */

go_to_protected_mode();

}

这个函数都可以看懂，至于各个函数具体实现有兴趣可以深入研究，这里主要还是要看这个函数go_to_protected_mode()。

来自boot/pm.c:

/*

* Actual invocation sequence

*/

void go_to_protected_mode(void)

{

/* Hook before leaving real mode, also disables interrupts */

realmode_switch_hook(); # 这里就是调用了实模式下设置的函数地址，可以看hdr的realmode_swtch

/* Enable the A20 gate */

if (enable_a20()) {

puts("A20 gate not responding, unable to boot.../n");

die();

}

/* Reset coprocessor (IGNNE#) */

reset_coprocessor();

/* Mask all interrupts in the PIC */

mask_all_interrupts();

/* Actual transition to protected mode... */

setup_idt();

setup_gdt(); # 可以看看gdt的布局

protected_mode_jump(boot_params.hdr.code32_start,

(u32)&boot_params + (ds() << 4)); # 注意进入保护模式后会采用段式管理，而cs,ds这些段寄存器选择子指向的首地址都

# 是0，因此要将传入的参数转换为线性地址

}

protected_mode_jump这个函数是用汇编写的。

来自boot/pmjump.S:

GLOBAL(protected_mode_jump)

movl %edx, %esi # Pointer to boot_params table

# 指向了传进来的第二参数，这里好像违背了C调用约定，关于调用约定这块一直还是个疑问，

# 由于对分析代码没有什么障碍，于是可以先搁着，后面会找到相关资料说明的，

# 这里呢，eax=第一个参数，edx=第二个参数

xorl %ebx, %ebx # 清0

movw %cs, %bx # 将实模式下的代码段放入bx中

shll $4, %ebx /*left move*/ # 左移4为转换为线性地址

addl %ebx, 2f /*[2f]=$in_pm32*/

# 注意这里的2f指的是下标指向的内存，可以看到下面它指向了in_pm32，也就是说，2f指向的long型内存保存了

# 了in_pm32的地址，这里的addl指令就是将in_pm32实模式地址转换成线性地址，于是要加上原来的段地址

jmp 1f # Short jump to serialize on 38**86

1:

movw $__BOOT_DS, %cx # ds段选择子

movw $__BOOT_TSS, %di # tss段选择子

movl %cr0, %edx

orb $X86_CR0_PE, %dl # Protected mode /*X86_CR0_PE=0x00000001*/

movl %edx, %cr0

# 进入保护模式的标志就是将cr0寄存器的位0置位即可，然后进入保护模式

# Transition to 32-bit mode

.byte 0x66, 0xea # ljmpl opcode

2: .long in_pm32 # offset

.word __BOOT_CS # segment

# 整个就是一个长跳转指令，也就是跳到in_pm32下执行，注意现在已经在保护模式了

ENDPROC(protected_mode_jump)

.code32

.section ".text32","ax"

GLOBAL(in_pm32)

# Set up data segments for flat 32-bit mode

movl %ecx, %ds

movl %ecx, %es

movl %ecx, %fs

movl %ecx, %gs

movl %ecx, %ss

# The 32-bit code sets up its own stack, but this way we do have

# a valid stack if some debugging hack wants to use it.

addl %ebx, %esp

# 设置栈底，ebx保存是原来实模式下的cs段

# Set up TR to make Intel VT happy

ltr %di # 加载TR，实际只是个伪装

# Clear registers to allow for future extensions to the

# 32-bit boot protocol

xorl %ecx, %ecx

xorl %edx, %edx

xorl %ebx, %ebx

xorl %ebp, %ebp

xorl %edi, %edi

# Set up LDTR to make Intel VT happy

lldt %cx # 加载LDT，实际只是个伪装

jmpl *%eax # Jump to the 32-bit entrypoint

# eax保存着protected_mode_jump函数传进来的第一个参数，也就是boot_params.hdr.code32_start，这里存着vmlinux的首地址

ENDPROC(in_pm32)

这里一个长跳转直接将我们带到了另外一个世界，因为这个世界很孤独，它虽然是内核的一部分，但是不是内核的身体，要想靠近内核的更核心，必须进入vmlinux。即将我们将到带自解压的内核中去旅行。这里，我还是得再次说明，启动部分的代码涉及很多内容，如果你连最基本的什么是GDT、LDT、TSS，那些最好去看看关于CPU和操作系统的原理性的书籍，里面有讲。你会问，这里为什么不直接说说呢，恐怕你还不晓得，说这些估计得说到明年都说不完，知识点很多，其实这些内容不会困难，主要是有些多。再次强调了，我们关注的重点，熟练掌握内核分析方法，寻找设备模型。

还要提醒一点，我们已经进入保护模式，但只是启动了分段模式，分页还没启动呢。