开核返回:EL1启动从处理器

描述

init/main.c
start_kernel
- >boot_cpu_init   //引导cpu初始化  设置引导cpu的位掩码 online active present possible都为true
- >setup_arch   // arch/arm64/kernel/setup.c
- >  if (acpi_disabled)  //不支持acpi
                  psci_dt_init();     //drivers/firmware/psci.c(psci主要文件) psci初始化 解析设备树 寻找psci匹配的节点
          else
                  psci_acpi_init();   //acpi中允许使用psci情况
- >rest_init
- >kernel_init
- >kernel_init_freeable
- >smp_prepare_cpus  //准备cpu       对于每个可能的cpu 1. cpu_ops[cpu]- >cpu_prepare(cpu)    2.set_cpu_present(cpu, true) cpu处于present状态
- >do_pre_smp_initcalls   //多核启动之前的调用initcall回调
- >smp_init  //smp初始化  kernel/smp.c   会启动其他从处理器

我们主要关注两个函数:psci_dt_init和smp_init psci_dt_init是解析设备树,设置操作函数,smp_init用于启动从处理器。

- >psci_dt_init() //drivers/firmware/psci.c:
 - >init_fn()
  - >psci_0_1_init() //设备树中compatible = "arm,psci"为例
   - >get_set_conduit_method() //根据设备树method属性设置 invoke_psci_fn = __invoke_psci_fn_smc;  (method="smc")
       - > invoke_psci_fn = __invoke_psci_fn_smc
   - >   if (!of_property_read_u32(np, "cpu_on", &id)) {
       651                 psci_function_id[PSCI_FN_CPU_ON] = id;
       652                 psci_ops.cpu_on = psci_cpu_on;  //设置psci操作的开核接口
       653         }
    - >psci_cpu_on()
     - >invoke_psci_fn()
      - >__invoke_psci_fn_smc()
        - > arm_smccc_smc(function_id, arg0, arg1, arg2, 0, 0, 0, 0, &res)  //这个时候x0=function_id  x1=arg0, x2=arg1, x3arg2,...
         - >__arm_smccc_smc()
          - >SMCCC   smc //arch/arm64/kernel/smccc-call.S
            - >    20         .macro SMCCC instr
                21         .cfi_startproc
                22         instr  #0   //即是smc #0  陷入到el3
                23         ldr     x4, [sp]
                24         stp     x0, x1, [x4, #ARM_SMCCC_RES_X0_OFFS]
                25         stp     x2, x3, [x4, #ARM_SMCCC_RES_X2_OFFS]
                26         ldr     x4, [sp, #8]
                27         cbz     x4, 1f /* no quirk structure */
                28         ldr     x9, [x4, #ARM_SMCCC_QUIRK_ID_OFFS]
                29         cmp     x9, #ARM_SMCCC_QUIRK_QCOM_A6
                30         b.ne    1f
                31         str     x6, [x4, ARM_SMCCC_QUIRK_STATE_OFFS]
                32 1:      ret
                33         .cfi_endproc
                34         .endm

最终通过22行 陷入了el3中。(这是因为安全所以还需要到ATF中启动)smp_init函数做从处理器启动:

start_kernel
- >arch_call_rest_init
 - >rest_init
  - >kernel_init,
   - >kernel_init_freeable
    - >smp_prepare_cpus  //arch/arm64/kernel/smp.c
     - >smp_init  //kernel/smp.c  (这是从处理器启动的函数)
      - >cpu_up
       - >do_cpu_up
        - >_cpu_up
         - >cpuhp_up_callbacks
          - >cpuhp_invoke_callback
          - >cpuhp_hp_states[CPUHP_BRINGUP_CPU]
           - >bringup_cpu
            - >__cpu_up  //arch/arm64/kernel/smp.c
             - >boot_secondary
              - >cpu_ops[cpu]- >cpu_boot(cpu)
               - >cpu_psci_ops.cpu_boot
                - >cpu_psci_cpu_boot   //arch/arm64/kernel/psci.c
                 46 static int cpu_psci_cpu_boot(unsigned int cpu)
                   47 { 
                   48         int err = psci_ops.cpu_on(cpu_logical_map(cpu), __pa_symbol(secondary_entry));
                   49         if (err)
                   50                 pr_err("failed to boot CPU%d (%d)n", cpu, err);
                   51   
                   52         return err;
                   53 }

启动从处理的时候最终调用到psci的cpu操作集的cpu_psci_cpu_boot函数 ,会调用上面的psci_cpu_on,最终调用smc,传递第一个参数为cpu的id标识启动哪个cpu,第二个参数为从处理器启动后进入内核执行的地址secondary_entry(这是个物理地址)。

所以综上,最后smc调用时传递的参数为arm_smccc_smc(0xC4000003, cpuid, secondary_entry, arg2, 0, 0, 0, 0, &res)。这样陷入el3之后,就可以启动对应的从处理器, 最终从处理器回到内核(el3->el1),执行secondary_entry处指令 ,从处理器启动完成。

可以发现psci的方式启动从处理器的方式相当复杂,这里面涉及到了el1到安全的el3的跳转,而且涉及到大量的函数回调,很容易绕晕。

(其实为了安全,所以启动从核开核这个操作必须在EL3,开了以后,就可以会EL1,因为已经在EL3给你了准确安全的启动位置了。)

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