本文主要是介绍OK6410A 开发板 (八) 34 linux-5.11 OK6410A 内存管理第二阶段，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
B __turn_mmu_on符号 - setup_arch->paging_init->bootmem_init->memblock_allow_resize返回
----此时memblock初始化完成,开启了基于虚拟内时代的 memblock内存管理器时代
流程
__turn_mmu_onmcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ write control reg // 内存管理相关1// 上句执行之后,mmu开启ret r3 // 调用到 __mmap_switched__mmap_switchedadr r4, __mmap_switched_data // 内存管理相关2...ldmia r4!, {r0, r1, sp}...bl __memset // 内存管理相关3ldmia r4, {r0, r1, r2, r3} ...b start_kernel // 内存管理相关4start_kernel->setup_archsetup_processor // 内存管理相关5setup_machine_tags// 根据 board id 匹配 mdesc// parse 所有的 atags// 对于 MEM, 调用 parse_tag_mem32 初始化 memblock.memory.regions // 内存管理相关6 early_fixmap_init// 建立了一个映射的框架，具体的物理地址和虚拟地址的映射没有去填充 // 内存管理相关7early_ioremap_init // 内存管理相关8// 为 parse_early_param 做准备// 建立 slot_vir// 没有消费者// 在 OK6410a-linux-5.11 中 没有 early_ioremap_initparse_early_param// parse ...// earlycon// 没有利用 early_ioremap_init 创建的 slot_vir// 在 early_fixmap_init 创建的框架中 填充映射early_mm_init // 内存管理相关9// [10:14:27]Memory policy: Data cache writebacksetup_dma_zone // 内存管理相关10adjust_lowmem_bounds // 内存管理相关11// 调整 memblock.current_limit 的值arm_memblock_init // 内存管理相关12// 初始化 memblock.reserved.regionsadjust_lowmem_bounds // 内存管理相关13// 调整 memblock.current_limit 的值early_ioremap_reset // 内存管理相关14early_ioremap_shutdownafter_paging_init = 1;paging_initprepare_page_table // 内存管理相关15// 在 页表地址 处 写入 0map_lowmem // 内存管理相关16// 映射3组memblock_set_current_limit // 内存管理相关17dma_contiguous_remap // 内存管理相关18early_fixmap_shutdown // 内存管理相关19pmd_clear(fixmap_pmd(va));devicemaps_init // 内存管理相关20// 映射 14组kmap_init // 内存管理相关21tcm_init // 内存管理相关22// 映射 2组top_pmd = pmd_off_k(0xffff0000);zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE); // 内存管理相关23// 第一次使用 memblock 内存管理器的 内存申请APIbootmem_initmemblock_allow_resize // 内存管理相关24// 到此为止,还没出现 struct page.memblock 时代 物理内存和虚拟内存是怎么管控的1. 页表(物理地址到虚拟地址的映射)// 对应下面的 early map 类 和 map 类2. 按区域 注册物理内存到 memblock 内存管理器中的 memblock 变量// 对应下面的 memblock 类
buddy 时代 物理内存和虚拟内存是怎么管控的1. 页表(物理地址到虚拟地址的映射)2. 按物理页 注册物理内存到 buddy 内存管理器中的 struct pagememblock 切换 到 buddy , 只需要做1. 不需要做页表的映射(因为memblock时代,已经做完了,buddy直接用就行了)2. 将 注册到memblock内存管理器memblock变量中 的 物理页 注册到 buddy内存管理器中的struct page- 内存管理相关1
__turn_mmu_on 写 cp15 寄存器
write control reg// 开MMU// 此语句一开始执行,就代表MMU开启了// 下一句就是 MMU开启后的访问内存流程- 内存管理相关2
ldmia r4!, {r0, r1, sp}将 __bss_start 放入 r0 , 该符号为连接符号,在 System.map 查到地址将 __bss_stop 放入 r1为 .bss 段 清0 做准备将 init_thread_union + THREAD_START_SP 放入 sp设置 栈(.stack)
- 内存管理相关3
bl __memset清0 .bss 段
- 内存管理相关4
这里 与 内存管理无关
只是 解释 一下 在这个 命令运行的时候, 内存 的布局
看的出来,所有的 内存布局 都在 Image二进制文件 里面.code 是 Image 里面的 _stext - _etext.rodata 是 Image 里面的 __start_rodata - __end_rodata.data 是 Image 里面的 _sdata - _edata.bss 是 Image 里面的 __bss_start - __bss_stop.stack 是 Image 里面的 init_task + 8K - 8 的位置// arch/arm/include/asm/thread_info.h// https://www.zhihu.com/question/24811279Image 虚拟地址 : 0xC0008000 - 0xC088E547 8.6MB_stext _etext.code : c0100000 - c0600000__start_rodata __end_rodata.rodata : c0600000 - c06b6000_sdata _edata.data c0800000 - c088e548__bss_start __bss_stop.bss : c088e548 - c08c413c init_thread_union init_thread_union + THREAD_START_SP.stack : C0800000 - C0801FF8.heap : null- 内存管理相关5
[10:14:27]CPU: ARMv6-compatible processor [410fb766] revision 6 (ARMv7), cr=00c5387d
[10:14:27]CPU: PIPT / VIPT nonaliasing data cache, VIPT nonaliasing instruction cachesetup_processorstruct proc_info_list *list = lookup_processor(midr); // __v6_proc_infocpu_cache = *list->cache; // v6_cache_fns- 之后的 内存管理相关分类
memblock 类setup_machine_tagsparse_tag_mem32 adjust_lowmem_boundsarm_memblock_init memblock_allow_resizezero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);early map 类 (为 parse_early_param 做准备的映射)early_fixmap_init// 查看提交记录 a5f4c561b3b19a9bc43a81da6382b0098ebbc1fbearly_ioremap_initparse_early_paramearly_ioremap_resetearly_fixmap_shutdown// 查看 提交记录 a5f4c561b3b19a9bc43a81da6382b0098ebbc1fbmap 类(为 linux 运行时 做准备的映射) // 做页表初始化 , 不是 做page初始化early_mm_initprepare_page_tablemap_lowmem dma_contiguous_remapdevicemaps_initkmap_inittcm_initmemblock 类
填充 memblock 全局变量 的各个成员
memblock_add 填充 memblock.memory
memblock_reserve 填充 memblock.reserved- setup_machine_tags
parse_tag_mem32 调用 memblock_add 填充 memblock.memory
- adjust_lowmem_bounds
调整 memblock.current_limit 的值根据 什么调整 TODO
- arm_memblock_init
调用 memblock_reserve 填充 memblock.reserved
填充完毕, memblock.reserved 中有1. kernel2. 页表(50004000-50008000)3. dma/cma 等
- memblock_allow_resize
memblock_can_resize = 1;
//
- zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
第一次使用 memblock 内存管理器的 内存申请API
early map 类
- 内存管理相关7 early_fixmap_init
early_fixmap_init pmd = fixmap_pmd(FIXADDR_TOP); // FIXADDR_TOP : FFEF F000// pmd : c0007ff8pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, bm_pte);// 以 pmd 变量的值 为 addr// 以 bm_pte 变量的值 为 value// 在 addr 处 写入 value// 其实写了 两个 pmd// 一个是 addr : c0007ff8 , value : 50728811// 一个是 addr : c0007ffc , value : 50728c11pte_offset_fixmap = pte_offset_early_fixmap;// &bm_pte[pte_index(addr)];early_fixmap_init 的过程是建立 一级页表// 这样子 二级页表的位置是确定的,在 bm_pte 地址开始的 1024字节,256项// 消费者 通过 填充二级页表来做映射// 二级页表的内容根据 做的映射关系而变化// 1.二级页表的地址(pte)是固定的,从 c072 8000 - c072 9ffc// 2.映射关系中有一个是固定的,那就是 虚拟地址(在 0xffeff000范围附近) , 虚拟地址通过 __fix_to_virt 获得// 3.消费者必须在 enum fixed_addresses 结构体中. // 4.消费者同用 同一个 一级页表 (add : c0007ff8)// 5.此时的消费者创建的映射关系是临时性的,消费者创建的映射关系会被销毁掉// 6.对应 enum fixed_addresses 结构体 中的 temporary
c0700000 T __init_begin
c0728000 t bm_pte // 1024 字节
c0729000 T v6_cache_fns
c0800000 D __init_end345 static pte_t bm_pte[PTRS_PER_PTE + PTE_HWTABLE_PTRS] 346 __aligned(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE) __initdata;
// PTRS_PER_PTE : 512
// PTE_HWTABLE_PTRS : 512- 内存管理相关9 parse_early_param
early_param("earlycon", param_setup_earlycon);param_setup_earlyconsetup_earlyconregister_earlycon// mapbase:7f005000port->membase = earlycon_map(port->mapbase, 64); // membase:ffeff000set_fixmap_io(FIX_EARLYCON_MEM_BASE, paddr & PAGE_MASK); __set_fixmappte_t *pte = pte_offset_fixmap(pmd_off_k(vaddr), vaddr);set_pte_at(NULL, vaddr, pte, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));base = (void __iomem *)__fix_to_virt(FIX_EARLYCON_MEM_BASE);base += paddr & ~PAGE_MASK;// addr of pte: c07283fc// value of pte: 7f005653 - 内存管理相关19 early_fixmap_shutdown
early_fixmap_shutdownunsigned long va = fix_to_virt(__end_of_permanent_fixed_addresses - 1); // va = ffeff000pmd_clear(fixmap_pmd(va)); // 将 一级页表 c0007ff8 和 c0007ffc 中的内容清空// 之前通过 一级页表 访问的 二级页表 不能访问了// 即之前通过 early_fixmap 建立的 映射(例如earlycon中 uart 的映射),不能用了// 如果 0 - __end_of_permanent_fixed_addresses(消费者) 还有映射关系在建立(*pte不为0)// map.pfn:7f005,map.virtual:ffeff000,map.length:1000,map.type:0// 标识了 物理地址 7f005 000 - 7f005 000 +1000// 这次如果 不会成真// early_fixmap_shutdown 返回之后,devicemaps_init 会 填充一个page
// map.pfn:7f005,map.virtual:f7005000,map.length:1000,map.type:0
// 标识了 物理地址 7f005 000 - 7f005 000 +1000map 类
其实是调用 create_mapping 在 0x50004000 - 0x50008000 写入了 pgd 和 ptecreate_mapping 的参数 md 的类型 struct map_desc 中的成员virtual : 虚拟地址pfn : 物理地址 去掉 低12位length : 长度type : 映射类型(该值被写入页表描述符/页目录表描述符)以下面的例子为例md->virtual:c0000000md->pfn:50000md->length:100000md->type:a
此次创建的映射 为 虚拟地址 c0000000 - c0000000+100000物理地址 50000000 - 50000000+100000
此次映射的pte 范围在 0xc0004000-0xc000741f
page table entry : 页表的地址
- early_mm_init
pte 中的 值叫做 页表描述符页表描述符 由 物理地址 7f005xxx 中的 7f005和其他控制位 ,例如 653构成构成为:7f005653而这些控制位,是 根据 不同的控制需求 设置的, 这些控制位的组合 在 linux 看来,有17种 // 定义在 arch/arm/include/asm/mach/map.h 和 arch/arm/include/asm/io.h 中// 由 MT_ 开头// 初始化 后 放在 全局变量 mem_types 中而 early_mm_init 就是 初始化 mem_types 的过程- prepare_page_table
清0 0xc0004000-0xc000741f
之后 做映射关系的话,pte 就从 这个范围 取
- map_lowmem
建立 物理地址 50000 000 - 50100 000 到 虚拟地址 c0000 000 - c0100 000
建立 物理地址 50100 000 - 50800 000 到 虚拟地址 c0100 000 - c0800 000
建立 物理地址 50800 000 - 60000 000 到 虚拟地址 c0800 000 - d0000 000- dma_contiguous_remap
null
因为 dma_mmu_remap_num 等于 0 , 所以什么都不做
- devicemaps_init
建立 物理地址 50000 000 - 50200 000 到 虚拟地址 ff800 000 - ffa00 000
建立 物理地址 5fffe 000 - 5ffff 000 到 虚拟地址 ffff0 000 - ffff1 000
建立 物理地址 5ffff 000 - 60000 000 到 虚拟地址 ffff1 000 - ffff2 000以下建立了 11 个 设备物理地址的映射
// map.pfn:7e00f,map.virtual:f6100000,map.length:1000,map.type:0 // S3C64XX_PA_SYSCON
// map.pfn:70000,map.virtual:f6200000,map.length:1000,map.type:0 // S3C64XX_PA_SROM
// map.pfn:7f005,map.virtual:f7005000,map.length:1000,map.type:0 // S3C_PA_UART
// map.pfn:71200,map.virtual:f6000000,map.length:4000,map.type:0 // S3C64XX_PA_VIC0
// map.pfn:71300,map.virtual:f6010000,map.length:4000,map.type:0 // S3C64XX_PA_VIC1
// map.pfn:7f006,map.virtual:f6300000,map.length:4000,map.type:0 // S3C_PA_TIMER
// map.pfn:7f008,map.virtual:f6500000,map.length:1000,map.type:0 // S3C64XX_PA_GPIO
// map.pfn:74108,map.virtual:f6600000,map.length:1000,map.type:0 // S3C64XX_PA_MODEM
// map.pfn:7e004,map.virtual:f6400000,map.length:1000,map.type:0 // S3C64XX_PA_WATCHDOG
// map.pfn:7c100,map.virtual:f6700000,map.length:0400,map.type:0 // S3C64XX_PA_USB_HSPHY
// map.pfn:77100,map.virtual:f7100000,map.length:4000,map.type:0 // S3C_PA_FB- kmap_init
做 fixmap 映射
early_pte_alloc(pmd_off_k(FIXADDR_START), FIXADDR_START, _PAGE_KERNEL_TABLE); // c0007ff0 , ffc80000 , 0x11arm_pte_alloc(pmd, addr, prot, early_alloc); // c0007ff0,ffc80000,0x11if (pmd_none(*pmd)){ // c0007ff0 为空pte_t *pte = alloc(PTE_HWTABLE_OFF + PTE_HWTABLE_SIZE);// 申请了 pte , 其实地址在 cfff7000// 大小为 1024 * sizeof(pte)__pmd_populate(pmd, __pa(pte), prot);// addr : c0007ff0 , value : 5fff7811// addr : c0007ff4 , value : 5fff7c11}return pte_offset_kernel(pmd, addr); // cfff7200// 建立了一级页表 , 位置在 c0007ff0 , 索引 二级页表 c0007ff0(wrong,cfff7200-cfff8000)
// 一级页表表项已经填充,可索引 二级页表 c0007ff0 (wrong,cfff7200-cfff8000)
// 二级页表表项还未填充,待消费者填充
// 类似 early_fixmap_init// 1.二级页表的地址(pte)是固定的,从 cfff7200 - cfff9000 (一个pmd所以1K,两个索引2K)
// 2.映射关系中有一个是固定的,那就是 虚拟地址(在 FIXADDR_STARTffc80000 - FIXADDR_ENDfff00000 范围内) , 虚拟地址通过 __fix_to_virt 获得
// 3.消费者必须在 enum fixed_addresses 结构体中.
// 4.消费者同用 同一个 一级页表 (add : c0007ff0)
// 5.此时的消费者 不同于 early_fixmap_init 的消费者,此时的消费者创建的映射关系一直在,而不会被销毁(shutdown)
// 6.对应 enum fixed_addresses 结构体 中的 permanent
// 7.例如 用于 临时内核映射机制 的 FIX_KMAP_BEGIN FIX_KMAP_END其他 // 在 定义 CONFIG_HIGHMEM 的情况下kmap_initpkmap_page_table = early_pte_alloc(pmd_off_k(PKMAP_BASE), PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);// 永久内核映射,用于 从高端内存 alloc_pages 时 建立 内存映射// 和 fixed_addresses 的 FIX_KMAP_BEGIN FIX_KMAP_END 没关系- tcm_init
// map.pfn:fffe8,map.virtual:fffe8000,map.length:4000,map.type:d
// map.pfn:fffe0,map.virtual:fffe0000,map.length:4000,map.type:e
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