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uboot 只是一个启动引导向,最终的目的是启动 linux 系统。那么即使不使用 uboot 也可以用其他的引导向,但是目前主流都是使用的 uboot,所以这里对uboot的执行函数流程进行了整理,方便大家好阅读 uboot 的工程源码,在了解uboot之前,需要了解一下芯片启动处理逻辑。
看到这个笔记的小伙伴们,应该都知道,系统的启动方式有很多种,比如 SD、mmc、norflash、nandflash等,那么我们 uboot 就可以存在其中一个硬件设备中,芯片是怎么知道 uboot 在那里又是怎么去执行 uboot 代码的?
半导体厂商在制作芯片的时候,会在芯片内部的 ROM 中植入一小段程序,上电后芯片会先执行内部的代码,然后判断我们是以什么方式启动,并在对应的设备中找到 uboot 程序,最终启动 linux 系统,当然芯片内部的这段代码还是比较麻烦的,并且厂家也不会公布这段代码,这里我就不做过多介绍了,需要的小伙伴可以去了解一下。
芯片内部的 SRAM 是比较小的,不足以跑复杂的程序,所以当芯片找到 uboot 程序后,会执行 uboot 的一小段程序,这小段程序叫做uboot SPL,他的主要目的就是初始化芯片使用的外部 RAM 然后将剩余的 uboot 放到外部的内存中运行,提高芯片的运行能力,具体可以了解这位大佬的博客:u-boot (3) —— spl
到这里差不多了,接下来可以了解 uboot 的启动流程了。
本文基于uboot-2012和kernel-26.32 开源代码描述大致实现流程。
SD nor_flash nand_flash 还是emmc,不同存储介质有不同的特性。
- # cat /proc/cmdline
- loglevel=4 console=ttyS1,115200, root=/dev/mtdblock3 rootfstype=squashfs
- init=/init-overlay.sh isolcpus=1 mtdparts=spi0.0:320k(uboot)ro,64k(dtb),3072k(kernel)ro,4096k(rootfs)ro,
- 4096k(data),20m(firmware),512k(rp),128k(factory) uboot_msg=2020.10-rc1-00323-gfb33549569-dirty(02/07/2023-11:01:23)
- # cat /proc/mtd
- dev: size erasesize name
- mtd0: 00050000 00010000 "uboot"
- mtd1: 00010000 00010000 "dtb"
- mtd2: 00300000 00010000 "kernel"
- mtd3: 00400000 00010000 "rootfs"
- mtd4: 00400000 00010000 "data"
- mtd5: 01400000 00010000 "firmware"
- mtd7: 00020000 00010000 "factory"
- # mount
- /dev/root on /rom type squashfs (ro,relatime)
- overlay on / type overlay (rw,relatime,lowerdir=/,upperdir=/overlay/upper,workdir=/overlay/work)
- /dev/mtdblock4 on /overlay type jffs2 (rw,noatime)
- devtmpfs on /dev type devtmpfs (rw,relatime,size=56912k,nr_inodes=14228,mode=755)
- /dev/mtdblock5 on /firmware type jffs2 (ro,noatime)
- proc on /proc type proc (rw,relatime)
- devpts on /dev/pts type devpts (rw,relatime,gid=5,mode=620,ptmxmode=666)
- tmpfs on /dev/shm type tmpfs (rw,relatime,mode=777)
- tmpfs on /tmp type tmpfs (rw,relatime)
- tmpfs on /run type tmpfs (rw,nosuid,nodev,relatime,mode=755)
- sysfs on /sys type sysfs (rw,relatime)
/dev/root on /rom type squashfs (ro,relatime)
这句话的意思是挂载文件系统,是挂载在根上。具体实现实在kernel代码中mount_root()实现。
overlay on / type overlay (rw,relatime,lowerdir=/,upperdir=/overlay/upper,workdir=/overlay/work)
这句话意思是在/目录上再加一层overlay。由于/目录的是ro(只读)的。是没有w权限的,因此为了让上层看见他,是rw的。把/overlay/upper/放在/上。
/dev/mtdblock4 on /overlay type jffs2 (rw,noatime)
这句话的意思是将分区mtd4 挂载在/overlay 目录上。这个mount的动作实在cmdline中init-overlay.sh脚本做的。
devtmpfs on /dev type devtmpfs (rw,relatime,size=56912k,nr_inodes=14228,mode=755)
上面的挂载是内核做的,但是不知道具体怎么应用。
- proc on /proc type proc (rw,relatime)
- tmpfs on /dev/shm type tmpfs (rw,relatime,mode=777)
- tmpfs on /tmp type tmpfs (rw,relatime)
- tmpfs on /run type tmpfs (rw,nosuid,nodev,relatime,mode=755)
上面这些挂载动作是init-overlay.sh脚本做的,不同的架构体系,脚本放的位置不一样,本文是arm架构,就是在init-overlay.sh脚本做了,但是要是x86的体系ubuntu系统,我记得是/etc/下的一个脚本。其作用是启动虚拟文件系统,本质上记录内核内存状态信息,方便与用户态查阅和设置。
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