DTS的建立解析（一）
因爲工做需求，不得不看內核源碼。有關於 dts 的相關解析知識跟你們分享下，這塊也是博主看了好長時間的源碼才串起來了。作個博客記錄下，順便複習一遍，也對有須要的人是個參考。node
關於dts我就不詳解介紹了，網上博客一大堆。咱們知道在內核啓動的過程當中，因爲dts的加入，我們先是將dts解析成樹型結構，而後放在內存中，等待內核後面註冊devices和driver的時候再來鋪開調用。架構
那麼dts是在哪塊被解析的呢？又是怎麼進行解析的呢。內核的啓動是在 start_kernel() 函數中進行啓動的，在 start_kernel() 函數中調用了 setup_arch(&command_line) 架構相關的函數。由於咱們分析的是64位的系統，因此 setup_arch() 在 arch/arm64/kernel/setup.c 中。咱們進入到這個函數中，涉及到dts的有三個函數，分別是 setup_machine_fdt(__fdt_pointer); arm64_memblock_init(); unflatten_device_tree(); 接下來咱們就分別分析下這三個函數，在他們裏面是怎樣進行dts的建立及解析的。ide
A、首先是 setup_machine_fdt()，咱們進到函數裏，它位於 arch/arm64/kernel/setup.c 中。函數源碼以下函數
static void __init setup_machine_fdt(phys_addr_t dt_phys)
{
void *dt_virt = fixmap_remap_fdt(dt_phys);
if (!dt_virt || !early_init_dt_scan(dt_virt)) {
pr_crit("\n"
"Error: invalid device tree blob at physical address %pa (virtual address 0x%p)\n"
"The dtb must be 8-byte aligned and must not exceed 2 MB in size\n"
"\nPlease check your bootloader.",
&dt_phys, dt_virt);
while (true)
cpu_relax();
}
dump_stack_set_arch_desc("%s (DT)", of_flat_dt_get_machine_name());
}
在這個函數中，咱們再追進去看看 fixmap_remap_fdt() 和 early_init_dt_scan()。spa
fixmap_remap_fdt() 源碼以下命令行
void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys)
{
void *dt_virt;
int size;
dt_virt = __fixmap_remap_fdt(dt_phys, &size, PAGE_KERNEL_RO);
if (!dt_virt)
return NULL;
memblock_reserve(dt_phys, size);
return dt_virt;
}
咱們能夠看出這個函數是爲 fdt 創建地址映射，在該函數的最後，順便就調用 memblock_reserve 保留了該段內存debug
early_init_dt_scan() 源碼以下
指針
bool __init early_init_dt_scan(void *params)
{
bool status;
status = early_init_dt_verify(params);
if (!status)
return false;
early_init_dt_scan_nodes();
return true;
}
咱們能夠看出在這個函數裏又調用了 early_init_dt_verify(params) 和 early_init_dt_scan_nodes() 函數，再追進去看看這兩個函數分別實現了什麼orm
early_init_dt_verify(params) 源碼以下內存
bool __init early_init_dt_verify(void *params)
{
if (!params)
return false;
/* check device tree validity */
if (fdt_check_header(params))
return false;
/* Setup flat device-tree pointer */
initial_boot_params = params;
of_fdt_crc32 = crc32_be(~0, initial_boot_params,
fdt_totalsize(initial_boot_params));
return true;
}
經過源碼，咱們能夠不難看出這個函數主要是檢驗頭部，判斷設備樹有效性而且設置設備樹的指針。
early_init_dt_scan_nodes() 源碼以下
void __init early_init_dt_scan_nodes(void)
{
/* Retrieve various information from the /chosen node */
of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_chosen, boot_command_line);
/* Initialize {size,address}-cells info */
of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_root, NULL);
/* Setup memory, calling early_init_dt_add_memory_arch */
of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_memory, NULL);
}
經過源碼，咱們能夠看出這個函數作了三個事：a> 從設備樹中讀取chosen節點的信息,包括命令行boot_command_line,initrd location及size；b> 獲得根節點的{size,address}-cells信息；c> 讀出設備樹的系統內存設置。
那麼經過源碼的閱讀，咱們能夠看出這個 setup_machine_fdt() 函數主要是爲了輸入設備樹(DTB)首地址，以便在後面進行調用。
B、下面是 arm64_memblock_init() 這個函數，它位於 arch/arm64/mm/init.c 中。函數源碼以下
void __init arm64_memblock_init(void)
{
const s64 linear_region_size = -(s64)PAGE_OFFSET;
BUILD_BUG_ON(linear_region_size != BIT(VA_BITS - 1));
memstart_addr = round_down(memblock_start_of_DRAM(),
ARM64_MEMSTART_ALIGN);
memblock_remove(max_t(u64, memstart_addr + linear_region_size,
__pa_symbol(_end)), ULLONG_MAX);
if (memstart_addr + linear_region_size < memblock_end_of_DRAM()) {
/* ensure that memstart_addr remains sufficiently aligned */
memstart_addr = round_up(memblock_end_of_DRAM() - linear_region_size,
ARM64_MEMSTART_ALIGN);
memblock_remove(0, memstart_addr);
}
if (memory_limit != (phys_addr_t)ULLONG_MAX) {
memblock_mem_limit_remove_map(memory_limit);
memblock_add(__pa_symbol(_text), (u64)(_end - _text));
}
memblock_reserve(__pa_symbol(_text), _end - _text);
early_init_fdt_scan_reserved_mem();
/* 4GB maximum for 32-bit only capable devices */
if (IS_ENABLED(CONFIG_ZONE_DMA))
arm64_dma_phys_limit = max_zone_dma_phys();
else
arm64_dma_phys_limit = PHYS_MASK + 1;
high_memory = __va(memblock_end_of_DRAM() - 1) + 1;
dma_contiguous_reserve(arm64_dma_phys_limit);
memblock_allow_resize();
}
咱們能夠看到在裏面調用了 early_init_fdt_scan_reserved_mem() 這個函數。咱們再追進去看看裏面作了什麼事，源碼以下
void __init early_init_fdt_scan_reserved_mem(void)
{
int n;
u64 base, size;
if (!initial_boot_params)
return;
/* Process header /memreserve/ fields */
for (n = 0; ; n++) {
fdt_get_mem_rsv(initial_boot_params, n, &base, &size);
if (!size)
break;
early_init_dt_reserve_memory_arch(base, size, 0);
}
of_scan_flat_dt(__fdt_scan_reserved_mem, NULL);
fdt_init_reserved_mem();
}
在裏面分別調用了 __fdt_scan_reserved_mem() 和 fdt_init_reserved_mem()。
__fdt_scan_reserved_mem() 源碼以下
/**
* fdt_scan_reserved_mem() - scan a single FDT node for reserved memory
*/
static int __init __fdt_scan_reserved_mem(unsigned long node, const char *uname,
int depth, void *data)
{
static int found;
const char *status;
int err;
if (!found && depth == 1 && strcmp(uname, "reserved-memory") == 0) {
if (__reserved_mem_check_root(node) != 0) {
pr_err("Reserved memory: unsupported node format, ignoring\n");
/* break scan */
return 1;
}
found = 1;
/* scan next node */
return 0;
} else if (!found) {
/* scan next node */
return 0;
} else if (found && depth < 2) {
/* scanning of /reserved-memory has been finished */
return 1;
}
status = of_get_flat_dt_prop(node, "status", NULL);
if (status && strcmp(status, "okay") != 0 && strcmp(status, "ok") != 0)
return 0;
err = __reserved_mem_reserve_reg(node, uname);
if (err == -ENOENT && of_get_flat_dt_prop(node, "size", NULL))
fdt_reserved_mem_save_node(node, uname, 0, 0);
/* scan next node */
return 0;
}
咱們能夠看到這個函數是用來解析reserved-memory節點的內存的，status = of_get_flat_dt_prop(node, "status", NULL) 這句是用來獲取設備樹屬性status，若是是okay則向下，err = __reserved_mem_reserve_reg(node, uname) 這個函數則是用來 判斷reg屬性，若是沒有此節點則保留該節點而後再繼續繼續掃描下一個節點節點。
總得來講，a> early_init_fdt_scan_reserved_mem() 這個函數是用來分析dts中的節點，從而進行保留內存的動做；b>fdt_init_reserved_mem() 函數則是用來預留reserved-memory節點的內存的。
C、最後是 unflatten_device_tree() 函數，它位於 drivers/of/fdt.c 中，函數源碼以下
void __init unflatten_device_tree(void)
{
__unflatten_device_tree(initial_boot_params, NULL, &of_root,
early_init_dt_alloc_memory_arch, false);
/* Get pointer to "/chosen" and "/aliases" nodes for use everywhere */
of_alias_scan(early_init_dt_alloc_memory_arch);
}
在這個函數中調用了 __unflatten_device_tree() 和 of_alias_scan()，追進去看看分別作了什麼事
static void *__unflatten_device_tree(const void *blob,
struct device_node *dad,
struct device_node **mynodes,
void *(*dt_alloc)(u64 size, u64 align),
bool detached)
{
int size;
void *mem;
pr_debug(" -> unflatten_device_tree()\n");
if (!blob) {
pr_debug("No device tree pointer\n");
return NULL;
}
pr_debug("Unflattening device tree:\n");
pr_debug("magic: %08x\n", fdt_magic(blob));
pr_debug("size: %08x\n", fdt_totalsize(blob));
pr_debug("version: %08x\n", fdt_version(blob));
if (fdt_check_header(blob)) {
pr_err("Invalid device tree blob header\n");
return NULL;
}
/* First pass, scan for size */
size = unflatten_dt_nodes(blob, NULL, dad, NULL);
if (size < 0)
return NULL;
size = ALIGN(size, 4);
pr_debug(" size is %d, allocating...\n", size);
/* Allocate memory for the expanded device tree */
mem = dt_alloc(size + 4, __alignof__(struct device_node));
if (!mem)
return NULL;
memset(mem, 0, size);
*(__be32 *)(mem + size) = cpu_to_be32(0xdeadbeef);
pr_debug(" unflattening %p...\n", mem);
/* Second pass, do actual unflattening */
unflatten_dt_nodes(blob, mem, dad, mynodes);
if (be32_to_cpup(mem + size) != 0xdeadbeef)
pr_warning("End of tree marker overwritten: %08x\n",
be32_to_cpup(mem + size));
if (detached && mynodes) {
of_node_set_flag(*mynodes, OF_DETACHED);
pr_debug("unflattened tree is detached\n");
}
pr_debug(" <- unflatten_device_tree()\n");
return mem;
}
在這個函數調用了兩次 unflatten_dt_nodes() 函數，第一次scan是爲了獲得保存全部node和property所須要的內存size；第二次調用纔是具體填充每個struct device_node和struct property結構體。
總得來講，a> unflatten_device_tree() 函數是爲了解析dtb文件，DTS節點信息被解析出來，將DTB轉換成節點是device_node的樹狀結構；b> of_alias_scan() 是在設置內核輸出終端，以及遍歷「/aliases」節點下的全部的屬性並掛入相應鏈表。
那麼在執行完以上三個函數以後，dts將會在被展開成樹狀結構分佈在內存中，等待後續的devices 和 driver 註冊的時候再來調用。如下是他們的關係圖
setup_arch()
|
|------> setup_machine_fdt(__fdt_pointer)
| 輸入設備樹(DTB)首地址
|
|------> fixmap_remap_fdt()
| 爲fdt創建地址映射，在該函數的最後，順便就調用memblock_reserve 保留了該段內存
|
|------> early_init_dt_scan()
|------> early_init_dt_verify()
| 檢驗頭部，判斷設備樹有效性而且設置設備樹的指針
|
|------> early_init_dt_scan_nodes()
|
|---->of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_chosen, boot_command_line)
| 從設備樹中讀取chosen節點的信息,包括命令行 boot_command_line,initrd location及size
|
|----> of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_root, NULL)
| 獲得根節點的{size,address}-cells信息
|
|----> of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_memory, NULL)
| 讀出設備樹的系統內存設置
|
|--------> arm64_memblock_init()
|
|------> early_init_fdt_scan_reserved_mem()
| 分析dts中的節點，從而進行保留內存的動做
|
|------> __fdt_scan_reserved_mem()
| 解析reserved-memory節點的內存
|
|----> status = of_get_flat_dt_prop(node, "status", NULL)
| 獲取設備樹屬性status，若是是okay則向下
|
|----> err = __reserved_mem_reserve_reg(node, uname)
| 判斷reg屬性，若是沒有此節點則保留該節點；
| 繼續掃描下一個節點節點
|
|------> fdt_init_reserved_mem()
| 預留reserved-memory節點的內存
|
|--------> unflatten_device_tree()
| 解析dtb文件，將DTB轉換成節點是device_node的樹狀結構
|
|----> __unflatten_device_tree()
| 第一次scan是爲了獲得保存全部node和property所須要的內存size；
| 第二次調用纔是具體填充每個struct device_node和struct property結構體
|
|----> of_alias_scan()
| 設置內核輸出終端，以及遍歷「/aliases」節點下的全部的屬性並掛入相應鏈表
|
|
| 在執行完unflatten_device_tree()後，DTS節點信息被解析出來，保存到allnodes鏈表中，allnodes在後面會被用到
|
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