Linux移植之tag参数列表解析过程分析
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Linux移植之tag参数列表解析过程分析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
在Linux移植之内核启动过程start_kernel函数简析中已经指出了start_kernel函数的调用层次，这篇主要是对具体的tag参数列表进行解析。
2、命令行参数ATAG_CMDLINE解析，以传入的命令参数bootargs=noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0为列：
start_kernel setup_arch //解析UBOOT传入的启动参数 setup_command_line //解析UBOOT传入的启动参数 do_early_param //解析early参数，uboot中没传这个参数 unknown_bootoption//解析到了命令行参数，saved_root_name在这块初始化 console_init();//控制台初始化 rest_init kernel_thread kernel_init prepare_namespace //解析命令行参数解析成功挂接在哪个分区 mount_root//挂接根文件系统 init_post //执行应用程序
看到arch\\arm\\kernel\\Setup.c文件，在setup_arch函数里看到如下几行，首先根据内核启动时第一阶段得到的machine_arch_type，取得mdesc结构体，这个结构体在Linux移植之内核启动过程引导阶段分析已经介绍过，这里主要关心的是boot_params参数，里面存放的是tag参数列表的存放地址，然后将取得的物理地址转换为虚拟地址供后面使用tag。
776 console_init();//控制台初始化 777 arch\\arm\\kernel\\Setup.c 778 779 setup_processor();//设置处理器相关的一些设置 780 mdesc = setup_machine(machine_arch_type);//获得开发板的machine_desc结构 781 machine_name = mdesc->name;//取得开发板的名称 782 783 if (mdesc->soft_reboot) 784 reboot_setup("s"); 785 786 if (mdesc->boot_params)//确定uboot传入的启动参数的地址 787 tags = phys_to_virt(mdesc->boot_params);//将启动参数的物理地址转换为虚拟地址
setup_arch函数继续往下看
109 static struct meminfo meminfo __initdata = { 0, }; 798 if (tags->hdr.tag == ATAG_CORE) {//ATAG_CORE为tag标记列表的开始 799 if (meminfo.nr_banks != 0)//如果已经在内核中定义了meminfo结构 780 squash_mem_tags(tags);//则忽略内存tag 781 parse_tags(tags);//解释每个tag 782 }
其中meminfo就是处理完ATAG_MEN参数后，将里面的内容放去meninfo中，它的结构定义在include\\asm-arm\\Setup.h 中
207 struct meminfo { 208 int nr_banks; 209 struct membank bank[NR_BANKS]; 210 };
接着继续看parse_tags函数，它也位于arch\\arm\\kernel\\Setup.c中
733 static void __init parse_tags(const struct tag *t) 734 { 735 for (; t->hdr.size; t = tag_next(t))//循环取出tag列表，然后处理 736 if (!parse_tag(t)) //处理取出的tag列表 737 printk(KERN_WARNING 738 "Ignoring unrecognised tag 0x%08x\\n", 739 t->hdr.tag); 740 }
接着分析parse_tag函数，它同样位于arch\\arm\\kernel\\Setup.c中
715 static int __init parse_tag(const struct tag *tag) 716 { 717 extern struct tagtable __tagtable_begin, __tagtable_end; 718 struct tagtable *t; 719 720 for (t = &__tagtable_begin; t < &__tagtable_end; t++)//从.taglist.init段找出符合的处理tag列表的结构 721 if (tag->hdr.tag == t->tag) {//找到符合的tag 722 t->parse(tag);//调用相应的处理tag的函数处理 723 break; 724 } 725 726 return t < &__tagtable_end;//t<&__tagtable_end说明找到了tag 727 }
parse_tag会从.taglist.init段找出符合的tag，然后调用相应的处理函数处理。tagtable 的结构如下，它位于include\\asm-arm\\Setup.h 中
171 struct tagtable { 172 __u32 tag;//处理的tag值 173 int (*parse)(const struct tag *);//处理函数 174 };
我们需要的是处理ATAG_MEN参数的函数，搜搜ATAG_MEN，在arch\\arm\\kernel\\Setup.c中找到了parse_tag_mem32处理ATAG_MEN参数的函数。它的功能就是取出内存的开始地址与大小信息后存放在meminfo结构中
614 static int __init parse_tag_mem32(const struct tag *tag) 615 { 616 if (meminfo.nr_banks >= NR_BANKS) { 617 printk(KERN_WARNING 618 "Ignoring memory bank 0x%08x size %dKB\\n", 619 tag->u.mem.start, tag->u.mem.size / 1024); 620 return -EINVAL; 621 } 622 arm_add_memory(tag->u.mem.start, tag->u.mem.size);//取出内存的开始地址与大小信息后存放在meminfo结构中 623 return 0; 624 } 625 626 __tagtable(ATAG_MEM, parse_tag_mem32);//解析ATAG_MEM列表，函数为parse_tag_mem32
再看到__tagtable，同样位于include\\asm-arm\\Setup.h中。主要就是将tagtable 这个结构体放在.taglist.init段
188 #define __tag __used __attribute__((__section__(".taglist.init"))) 189 #define __tagtable(tag, fn) \\ 190 static struct tagtable __tagtable_##fn __tag = { tag, fn }
到这里就分析完了tag列表中ATAG_MEM参数的处理，接下去分析ATAG_CMDLINE参数的处理。
找到与ATAG_CMDLINE参数的过程与前面ATAG_MEM参数一样的流程就不分析了，直接找到处理ATAG_CMDLINE参数的函数，它位于arch\\arm\\kernel\\Setup.c中。它只是简单的将tag->u.cmdline.cmdline的内容复制到default_command_line中。
702 static int __init parse_tag_cmdline(const struct tag *tag) 703 { 704 strlcpy(default_command_line, tag->u.cmdline.cmdline, COMMAND_LINE_SIZE);//简单的将tag的内容复制到字符串default_command_line中 705 return 0; 706 } 707 708 __tagtable(ATAG_CMDLINE, parse_tag_cmdline);
接着看到default_command_line，它定义在arch\\arm\\kernel\\Setup.c中，它的大小为1024字节
114 static char default_command_line[COMMAND_LINE_SIZE] __initdata = CONFIG_CMDLINE;
它初始化为CONFIG_CMDLINE，位于include\\linux\\Autoconf.h中
374 #define CONFIG_CMDLINE "root=/dev/hda1 ro init=/bin/bash console=ttySAC0"
所以拷贝之后
default_command_line[] = "noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0"
继续往下看default_command_line，在arch\\arm\\kernel\\Setup.c下的setup_arch函数中：其中parse_cmdline是对位于.early_param.init段的内容进行前期的初始化。相应的命令有：cachepolicy=、nocache、nowb、ecc=、initrd=、mem=等等，我们的参数没有涉及到这类命令，所以不去细细的分析这个函数了。
809 memcpy(boot_command_line, from, COMMAND_LINE_SIZE);//form指向default_command_line，将default_command_line中的内容拷贝到boot_command_line中 810 boot_command_line[COMMAND_LINE_SIZE-1] = \'\\0\';//以\'\\0\'结束字符串 811 parse_cmdline(cmdline_p, from);//对位于.early_param.init段命令进行一些先期的处理 812 paging_init(&meminfo, mdesc);//重新初始化页表 813 request_standard_resources(&meminfo, mdesc);//资源的初始化
接着看到paging_init这个函数，这个函数调用了meminfo这个从ATAG_MEM取得的参数以及mdesc我们按照以下调用层次分析
paging_init devicemaps_init //设备maps初始化 mdesc->map_io //调用map_io函数初始化
在arch\\arm\\mach-s3c2440\\Mach-smdk2440.c中找到mdesc这个结构
339 MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440") 340 /* Maintainer: Ben Dooks <ben@fluff.org> */ 341 .phys_io = S3C2410_PA_UART, 342 .io_pg_offst = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc, 343 .boot_params = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100, 344 345 .init_irq = s3c24xx_init_irq, 346 .map_io = smdk2440_map_io, 347 .init_machine = smdk2440_machine_init, 348 .timer = &s3c24xx_timer, 349 MACHINE_END
其中smdk2440_map_io就等要调用的函数，它同样位于arch\\arm\\mach-s3c2440\\Mach-smdk2440.c下，可以看到这里修改过晶振的值。
324 static void __init smdk2440_map_io(void) 325 { 326 s3c24xx_init_io(smdk2440_iodesc, ARRAY_SIZE(smdk2440_iodesc)); 327 s3c24xx_init_clocks(12000000);//根据开发板合适的晶振配置 328 s3c24xx_init_uarts(smdk2440_uartcfgs, ARRAY_SIZE(smdk2440_uartcfgs)); 329 }
继续分析UBOOT传入的需要解析的参数：
当没有使用ramdisk启动系统的时候，你需要使用noinitrd这个参数，但是如果使用了的话，就需要指定initrd=r_addr,size, r_addr表示initrd在内存中的位置，size表示initrd的大小。看到代码里面，位于init\\Do_mounts_initrd.c下，可以看到处理函数只是简单的将mount_initrd 置为0，说明不支持ramdisk启动。
19 static int __init no_initrd(char *str) 20 { 21 mount_initrd = 0; 22 return 1; 23 } 24 25 __setup("noinitrd", no_initrd);
接着分析一下__setup的定义，看到include\\linux\\Init.h里面有它的定义。
160 #define __setup_param(str, unique_id, fn, early) \\ 161 static char __setup_str_##unique_id[] __initdata = str; \\ 162 static struct obs_kernel_param __setup_##unique_id \\ 163 __attribute_used__ \\ 164 __attribute__((__section__(".init.setup"))) \\ 165 __attribute__((aligned((sizeof(long))))) \\ 166 = { __setup_str_##unique_id, fn, early } 167 168 #define __setup_null_param(str, unique_id) \\ 169 __setup_param(str, unique_id, NULL, 0) 170 171 #define __setup(str, fn) \\ 172 __setup_param(str, fn, fn, 0)
先看__setup_param。它定义了两个参数，一个是char型的字符串__setup_str_##unique_id，另外一个为obs_kernel_param 结构体，它位于include\\linux\\Init.h。obs_kernel_param 结构体位于
.init.setup段，它的str参数即为__setup_str_##unique_id。__setup宏调用__setup_param传入两个参数str与fn，代表命令行名字与处理函数。
148 struct obs_kernel_param { 149 const char *str; 150 int (*setup_func)(char *); 151 int early; 152 };
回到init\\Main.c 中的start_kernel函数继续分析
525 setup_arch(&command_line);//返回的command_line是还未处理的命令行参数存放的首地址 526 setup_command_line(command_line);//static_command_line存放未处理的命令行参数，saved_command_line存放所有的命令行参数 544 printk(KERN_NOTICE "Kernel command line: %s\\n", boot_command_line);//打印命令行参数 545 parse_early_param();//一些前期代码的初始化 546 parse_args("Booting kernel", static_command_line, __start___param, 547 __stop___param - __start___param, 548 &unknown_bootoption);//后续的命令处理
其中parse_early_param函数是对一些early属性的命令后做解析，它位于.early_param.init段，包括：cachepolicy=、nocache、nowb、ecc=、initrd=、mem=等等，我们的参数没有涉及到这类命令，所以不去细细的分析这个函数了。
重点关注parse_args函数，先分析函数的参数：
static_command_line ：存放未处理的命令行参数首地址
__start___param : 内核参数的存放地址，它处于__param段
__stop___param - __start___param : 内核参数大小
unknown_bootoption : 处理函数
接着看到parse_args函数内部阶段，它位于kernel\\Params.c 下，可以看到在这里会将所有命令行处理完成。
144 while (*args) {//循环处理剩余的命令行，直到全部处理完成 145 int ret; 146 int irq_was_disabled; 147 148 args = next_arg(args, ¶m, &val);//找出下一个命令行参数*param为命令名称，*val为参数值 149 irq_was_disabled = irqs_disabled(); 150 ret = parse_one(param, val, params, num, unknown);//处理
接着看到处理函数parse_one，它位于kernel\\Params.c 下。这里面还判断了一个内核的参数，我们传入的参数没有内核参数，内核参数存在于__param段，有：nousb、block2mtd_setup等等，我们传入的命令行参数没有内核参数，所以不关心
49 static int parse_one(char *param, 50 char *val, 51 struct kernel_param *params, 52 unsigned num_params, 53 int (*handle_unknown)(char *param, char *val)) 54 { 55 unsigned int i; 56 57 /* Find parameter */ 58 for (i = 0; i < num_params; i++) {//从__param段找出与命令行参数相同的名字 59 if (parameq(param, params[i].name)) { 60 DEBUGP("They are equal! Calling %p\\n", 61 params[i].set); 62 return params[i].set(val, ¶ms[i]);//如果是内核的参数，那么直接传给内核参数，然后返回。 63 } 64 } 65 66 if (handle_unknown) {//如果不是内核的参数，并且处理函数存在 67 DEBUGP("Unknown argument: calling %p\\n", handle_unknown); 68 return handle_unknown(param, val);//调用处理函数处理 69 } 70 71 DEBUGP("Unknown argument `%s\'\\n", param); 72 return
接着看到handle_unknown函数，即unknown_bootoption函数，它位于init\\Main.c中，截取其中的一段程序
260 /* Change NUL term back to "=", to make "param" the whole string. */ 261 if (val) {//如果val不为空，做一些处理 262 /* param=val or param="val"? */ 263 if (val == param+strlen(param)+1) 264 val[-1] = \'=\'; 265 else if (val == param+strlen(param)+2) { 266 val[-2] = \'=\'; 267 memmove(val-1, val, strlen(val)+1); 268 val--; 269 } else 270 BUG(); 271 } 272 273 /* Handle obsolete-style parameters */ 274 if (obsolete_checksetup(param)) 275 return 0;
接着看到obsolete_checksetup函数，它同样位于init\\Main.c中，这个函数大致的意思就是在.init.setup中找到符合的命令行参数，如果不是前期已经处理的参数（即early值为0的参数，那么调用处理函数处理它。它由__setup宏定义或者__setup_null_param宏定义（这两个宏定义前面已经介绍过了），搜索一下这两个宏定义，发现了__setup("root=", root_dev_setup);、__setup("init=", init_setup);、__setup("console=", console_setup);都在这里面被处理。
190 static int __init obsolete_checksetup(char *line) 191 { 192 struct obs_kernel_param *p; 193 int had_early_param = 0; 194 195 p = __setup_start;//.init.setup的首地址 196 do { 197 int n = strlen(p->str); 198 if (!strncmp(line, p->str, n)) {//在.init.setup中寻找相符的命令行参数 199 if (p->early) {//如果early大于0，那么这个参数在前面已经处理过了 200 /* Already done in parse_early_param? 201 * (Needs exact match on param part). 202 * Keep iterating, as we can have early 203 * params and __setups of same names 8( */ 204 if (line[n] == \'\\0\' || line[n] == \'=\') 205 had_early_param = 1; 206 } else if (!p->setup_func) {//如果处理函数不存在，则报错 207 printk(KERN_WARNING "Parameter %s is obsolete," 208 " ignored\\n", p->str); 209 return 1; 210 } else if (p->setup_func(line + n))//调用处理函数处理 211 return 1; 212 } 213 p++; 214 } while (p < __setup_end); 215 216 return had_early_param; 217 }
接着分析__setup("root=", root_dev_setup)宏，它位于kernel\\Printk.c下，可以看到它调用的是root_dev_setup函数来处理root=参数，接着看root_dev_setup函数
211 static int __init root_dev_setup(char *line) 212 { 213 strlcpy(saved_root_name, line, sizeof(saved_root_name)); 214 return 1; 215 } 216 217 __setup("root=", root_dev_setup);
可以看到它的处理函数直接将root命令行参数拷贝到saved_root_name里，接着搜索一下在哪里调用的saved_root_name。找到了在init\\Do_mounts.c 中的prepare_namespace函数用到了它，这个函数的作用是挂接根文件系统的。列出部分代码：如何挂接根文件系统后面说明
430 if (saved_root_name[0]) { 431 root_device_name = saved_root_name;//将saved_root_name赋给root_device_name 432 if (!strncmp(root_device_name, "mtd", 3)) { 433 mount_block_root(root_device_name, root_mountflags); 434 goto out; 435 } 436 ROOT_DEV = name_to_dev_t(root_device_name); 437 if (strncmp(root_device_name, "/dev/", 5) == 0) 438 root_device_name += 5; 439 }
前面已经分析了命令行参数的提取过程，这里直接看到宏定义__setup("init=", init_setup)。处理init=参数的是init_setup函数，来到Init_setup函数，它位于
init\\Main.c 中
315 static int __init init_setup(char *str) 316 { 317 unsigned int i; 318 319 execute_command = str; 320 /* 321 * In case LILO is going to boot us with default command line, 322 * it prepends "auto" before the whole cmdline which makes 323 * the shell think it should execute a script with such name. 324 * So we ignore all arguments entered _before_ init=... [MJ] 325 */ 326 for (i = 1; i < MAX_INIT_ARGS; i++) 327 argv_init[i] = NULL; 328 return 1; 329 } 330 __setup("init=", init_setup);
可以看到init_setup函数直接将init=的命令行参数拷贝到execute_command 中，搜索execute_command ,在init\\Main.c函数下找到了init_post函数，这是start_kernel函数最后调用的一个函数rest_init建立的一个进程函数。取出部分内容，可以看到execute_command是内核运行的根文件系统上的第一个进程
774 if (execute_command) {//如果存在execute_command进程 775 run_init_process(execute_command);运行execute_command进程 776 printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s. Attempting " 777 "defaults...\\n", execute_command); 778 }
看到宏定义__setup("console=", console_setup);它位于kernel\\Printk.c 中，console=参数调用的是console_setup处理它
655 static int __init console_setup(char *str) 656 { 657 char name[sizeof(console_cmdline[0].name)]; 658 char *s, *options; 659 int idx; 660 661 /* 662 * Decode str into name, index, options. 663 */ 664 if (str[0] >= \'0\' && str[0] <= \'9\') {//如果以数字0-9开头 665 strcpy(name, "ttyS"); 666 strncpy(name + 4, str, sizeof(name) - 5); 667 } else { 668 strncpy(name, str, sizeof(name) - 1);//将str拷贝到name中，去除结束符 669 } 670 name[sizeof(name) - 1] = 0; 671 if ((options = strchr(str, \',\')) != NULL)//如果参数中存在,的话。说明带波特率参数 672 *(options++) = 0; 673 #ifdef __sparc__ 674 if (!strcmp(str, "ttya")) 675 strcpy(name, "ttyS0"); 676 if (!strcmp(str, "ttyb")) 677 strcpy(name, "ttyS1"); 678 #endif 679 for (s = name; *s; s++) 680 if ((*s >= \'0\' && *s <= \'9\') || *s == \',\') 681 break; 682 idx = simple_strtoul(s, NULL, 10);//取出波特率参数，转换成整形 683 *s = 0; 684 685 add_preferred_console(name, idx, options);//将参数保存在console_cmdline中 686 return 1; 687 }以上是关于Linux移植之tag参数列表解析过程分析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
基于FS4412嵌入式系统移植 linux内核调试之printk