鸿蒙系列一：启动流程_devicemanagerstart

引导程序

  有过电脑系统装机经历的人都知道 BIOS 的概念，为 Android 手机刷机过的小伙伴都听过Bootloader ，那这些概念和手机启动有什么关系呢？

  首先，无论是电脑还是手机，操作系统都不是开机就直接启动的，都是通过引导程序来帮助启动操作系统的，对于电脑来说 BIOS 起到了这个功能，对于手机则是 Bootloader 来担此重任。可能有些人会有疑问，电脑和手机的开机为什么不直接启动操作系统，而是需要通过引导程序来协助呢。这主要是由目前的硬件结构决定的。众所周知，不管是电脑还是手机操作系统都是运行在RAM 中的，而 RAM 在仅上电未进行一定初始化之前，是无法运行程序的。所以在RAM 运行操作系统之前，需要有一个程序来完成相应的初始化工作，这一艰巨的任务就交给了引导程序。

  那引导程序是如何工作的呢？在系统一上电的时候，CPU 会根据配置（比如配置从EMMC/SDCARD等启动方式）选择从某个固定位置来读取运行的第一行代码，这个地方存储的就是引导程序。引导程序运行后，进行必要的（最小）初始化（如：时钟、MMU等）后，将存储在 ROM 中的操作系统搬移到 RAM 中的某个位置（可能还会牵涉到解压的操作），接着引导程序会将控制权转移给RAM中的操作系统，启动操作系统。

操作系统的首指令

  从上面的分析可知，只要找到操作系统的首条指令（语句），就可以顺着这条线索，理清启动流程。鸿蒙镜像编译的链接文件（关键语句）如下：

// ~/kernel/liteos_a/tools/build/liteos_llvm.ld
ENTRY(reset_vector)
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  即鸿蒙镜像的入口函数为 reset_vector。而该函数的定义如下所示：

// ~/kernel/liteos_a/arch/arm/arm/src/startup/reset_vector_up.S
reset_vector:
	//必要的初始化
	......
    bl     main
    .....
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其中（下同）：

• “…”代表省略掉的干扰主体逻辑的代码
• 首行//后的内容代表该代码段的来源文件

C 语言的天地

  从 main函数开始就进入了我们熟悉的C语言环境了。其主要的工作，可从下面的代码一探究竟。

# ~/kernel/liteos_a/platform/main.c
main()
    OsSetMainTask();					// 一
    OsCurrTaskSet(OsGetMainTask());		//将当前task的信息写入寄存器
	......
	OsSystemInfo();    					//打印系统信息
	......
	uwRet = OsMain();					// 二
	......
	OsStart();							// 三

	while (1) {
    	__asm volatile("wfi");
	}
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  从上述的代码段，我们可以看到main函数主要做了三方面的工作。接下来我们就从这个函数开始启动流程的分析。

第一步：OsSetMainTask()

// ~/kernel/liteos_a/kernel/base/core/los_task.c
LITE_OS_SEC_BSS STATIC LosTaskCB                g_mainTask[LOSCFG_KERNEL_CORE_NUM];

OsSetMainTask()
    ...
    for (i = 0; i < LOSCFG_KERNEL_CORE_NUM; i++) {
        g_mainTask[i].taskStatus = OS_TASK_STATUS_UNUSED;
        g_mainTask[i].taskID = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_LIMIT;
        g_mainTask[i].priority = OS_TASK_PRIORITY_LOWEST;
#if (LOSCFG_KERNEL_SMP_LOCKDEP == YES)
        g_mainTask[i].lockDep.lockDepth = 0;
        g_mainTask[i].lockDep.waitLock = NULL;
#endif
        ret = memcpy_s(g_mainTask[i].taskName, OS_TCB_NAME_LEN, name, strlen(name));
        if (ret != EOK) {
            g_mainTask[i].taskName[0] = '\0';
        }
        LOS_ListInit(&g_mainTask[i].lockList);
    }
	...
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  从OsSetMainTask()的代码，可以清晰地看到，在这个函数中，初始化了LOSCFG_KERNEL_CORE_NUM个 LosTaskCB，这个LosTaskCB数组用于记载当前系统中Task的控制信息（Control Block），包括优先级、状态、标志ID、锁的状态等等信息，可以根据命名略知一二。LOSCFG_KERNEL_CORE_NUM变量一般是根据主控芯片，来选择和是数值。至于修改可参考相关文档，不是启动流程的关键信息。

第二步：OsMain()

  OsMain()函数的主要代码如下所示：

// ~/kernel/liteos_a/kernel/common/los_config.c
OsMain()
    osRegister();
	......
    OsExcInit();
    OsTickInit();
	......
    ret = OsTaskInit();
	......
    ret = OsIpcInit();
	......
    OsSysMemInit();
	......
    SyscallHandleInit();
	.......
    ret = OsKernelInitProcess();		//1
	......
    ret = OsSystemInit();				//2 
	......
    ret = OsFutexInit();
	......
	ret = OomTaskInit();
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 &esmp;从OsMain()函数的流程可以看到，启动过程中顺序地做了以下工作：

• 寄存器
• 异常
• 时钟
• OsTaskInit
• 进程间通信
• 内存
• OsKernelInitProcess
• 系统初始化
• 等等
    对于这些初始化工作，我们不都做分析，重点分析系统初始化函数OsSystemInit，因为后面好多重要的工作都是由这个函数引出的。

系统初始化OsSystemInit函数

// ~/kernel/liteos_a/kernel/common/los_config.c   
UINT32 OsSystemInit(VOID)
{
    UINT32 ret;
#ifdef LOSCFG_FS_VFS
    los_vfs_init();
#endif
#ifdef LOSCFG_COMPAT_LINUXKPI
    g_pstSystemWq = create_workqueue("system_wq");
#endif
    ret = OsSystemInitTaskCreate();			// (1)
    if (ret != LOS_OK) {
        return ret;
    }
#ifdef LOSCFG_MEM_RECORDINFO
    ret = OsMemShowTaskCreate();
    if (ret != LOS_OK) {
        PRINTK("create memshow_Task error %u\n", ret);
        return ret;
    }
    PRINTK("create memshow_Task ok\n");
#endif
#ifdef LOSCFG_KERNEL_TICKLESS
    LOS_TicklessEnable();
#endif

    return 0;
}
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  在系统初始化函数OsSystemInit中，除了OsSystemInitTaskCreate()函数外，其他函数都有宏定义的开关，也即这些宏定义包含下的函数是系统的一些“扩展”特性，非必须特性。所以我们的重点工作可以放在OsSystemInitTaskCreate()函数上。接下来，就进入OsSystemInitTaskCreate()函数的分析。

// ~/kernel/liteos_a/kernel/common/los_config.c 
STATIC UINT32 OsSystemInitTaskCreate(VOID)
{
    UINT32 taskID;
    TSK_INIT_PARAM_S sysTask;

    (VOID)memset_s(&sysTask, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S), 0, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S));
    sysTask.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)SystemInit;	// ①
    sysTask.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE;
    sysTask.pcName = "SystemInit";				
    sysTask.usTaskPrio = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_PRIO;
    sysTask.uwResved = LOS_TASK_STATUS_DETACHED;
#if (LOSCFG_KERNEL_SMP == YES)
    sysTask.usCpuAffiMask = CPUID_TO_AFFI_MASK(ArchCurrCpuid());
#endif
    return LOS_TaskCreate(&taskID, &sysTask);
}
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  在OsSystemInitTaskCreate()函数中创建了一个名为SystemInit的 task，这个 task的入口函数通过pfnTaskEntry属性来指定，指向函数 SystemInit()的入口地址。这个函数的具体实现在vendor 目录下，即对每个不同的产品（product），系统初始化需要的操作步骤是不同的。

  接下来，看看函数SystemInit()具体执行的操作，这个函数的执行的代码如下所示：

// ~/vendor/st/stm32mp157/board/board.c
SystemInit()							
    ProcFsInit();
	mem_dev_register();
	imx6ull_driver_init();
    imx6ull_mount_rootfs();
	DeviceManagerStart();				//HDF，加载驱动，使外射可以正常工作。
	uart_dev_init();
	......
    OsUserInitProcess();
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  在这个函数中有两个对后续流程的分析有关键作用的函数，DeviceManagerStart()和OsUserInitProcess()，他们的作用分别为：

• DeviceManagerStart()：用于启动鸿蒙驱动框架（HDF）相关代码。
• OsUserInitProcess()：启动initt进程，其作用类似于linux中的init进程。

第三步：OsStart()

// ~/kernel/liteos_a/kernel/common/los_config.c
LITE_OS_SEC_TEXT_INIT VOID OsStart(VOID)
{
    LosProcessCB *runProcess = NULL;
    LosTaskCB *taskCB = NULL;
    UINT32 cpuid = ArchCurrCpuid();

    OsTickStart();

    LOS_SpinLock(&g_taskSpin);
    taskCB = OsGetTopTask();		// 获取最上面的Task

    runProcess = OS_PCB_FROM_PID(taskCB->processID);
    runProcess->processStatus |= OS_PROCESS_STATUS_RUNNING;
#if (LOSCFG_KERNEL_SMP == YES)
    /*
     * attention: current cpu needs to be set, in case first task deletion
     * may fail because this flag mismatch with the real current cpu.
     */
    taskCB->currCpu = cpuid;
    runProcess->processStatus = OS_PROCESS_RUNTASK_COUNT_ADD(runProcess->processStatus);
#endif

    OS_SCHEDULER_SET(cpuid);

    PRINTK("cpu %d entering scheduler\n", cpuid);
    OsStartToRun(taskCB);
}
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  OsStart()函数首先获取最上面的那个task，然后运行这个task。函数OsStartToRun()s是通过汇语言实现的，具体位置./kernel/liteos_a/arch/arm/arm/src/los_dispatch.S。

  至此，鸿蒙系统已经从引导程序中完全接过了控制权，启动了驱动程序的服务框架，并启动了用户空间的第一个进程init，通过init进程就可以“孵化”出用户需要的其他进程。