RISC-V Linux的匯編啟動(dòng)部分比較簡(jiǎn)單，不算復(fù)雜。有兩個(gè)部分比較核心：頁(yè)表創(chuàng)建和重定向。頁(yè)表創(chuàng)建是用C語(yǔ)言寫的，今天先分析匯編部分，先帶大家分析整體匯編啟動(dòng)流程，然后分析重定向。

注意：本文基于linux5.10.111內(nèi)核

匯編啟動(dòng)流程

先從整體分析匯編做的事情，有個(gè)大體框架。

路徑：arch/riscv/kernel/head.S，入口是ENTRY(_start_kernel)

從ENTRY(_start_kernel)開始進(jìn)行啟動(dòng)前的一些初始化，建立頁(yè)表前的主要工作：

• 關(guān)閉所有中斷

• 加載全局指針gp

• disable FPU

• 選擇一個(gè)核啟動(dòng)

• 清楚bss段

• 保存hart id和dtb地址

• 設(shè)置sp指針

• 上述工作完成，會(huì)開始臨時(shí)頁(yè)表的創(chuàng)建，跳轉(zhuǎn)到C函數(shù)setup_vm建立臨時(shí)頁(yè)表
  

• 重定向

• 設(shè)置異常向量地址，重載C環(huán)境
  

• 最后跳轉(zhuǎn)到C函數(shù)start_kernel，開始C語(yǔ)言部分初始化，匯編部分執(zhí)行完畢
  

• 完整_start_kernel匯編代碼：

匯編中非常重要的一個(gè)部分就是頁(yè)表的創(chuàng)建，關(guān)乎著后面的程序能不能繼續(xù)往下跑。setup_vm創(chuàng)建頁(yè)表后就會(huì)開始執(zhí)行relocate重定向，這個(gè)重定向主要開啟mmu，下面分析relocate的匯編。

【文章福利】小編推薦自己的Linux內(nèi)核技術(shù)交流群:【749907784】整理了一些個(gè)人覺得比較好的學(xué)習(xí)書籍、視頻資料共享在群文件里面，有需要的可以自行添加哦?。。。ê曨l教程、電子書、實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目及代碼)??

relocate

relocate重定向，就是在開啟mmu。開啟mmu的操作就是將一級(jí)頁(yè)表的地址以及權(quán)限寫到satp寄存器中，這就算開啟mmu了。

relocate有兩次開啟mmu的操作，第一次開啟mmu使用的是setup_vm()建立的trampoline_gd_dir頁(yè)表，這頁(yè)表保存的是kernel的前2M內(nèi)存。第二次開啟MMU使用的是early_pg_dir頁(yè)表，這個(gè)頁(yè)表映射了整個(gè)kernel內(nèi)存以及dtb的4M空間。

如果trampoline_pg_dir或者early_pg_dir這兩個(gè)頁(yè)表的映射沒弄好的話，開啟MMU的時(shí)候就會(huì)失敗，所以頁(yè)表的建立十分關(guān)鍵。頁(yè)表創(chuàng)建后續(xù)再深究，下面分析relocate匯編代碼。

• 計(jì)算返回地址

  返回地址就是ra加上虛擬地址和物理地址之間的偏移量，這個(gè)是固定偏移量。PAGE_OFFSET是kernel入口地址對(duì)應(yīng)的虛擬地址，_start就是kernel入口地址的虛擬地址，PAGE_OFFSET?-?_start就得到它們之間的偏移，然后再和ra相加，就是返回地址。

將異常入口1f的虛擬地址寫入stvec寄存器

因?yàn)橐坏╅_啟MMU，地址都變成了虛擬地址，原來(lái)訪問的都是物理地址，開啟MMU時(shí)，地址發(fā)生了改變，VA != PA，從而進(jìn)入異常，所以要先設(shè)置異常入口地址，此時(shí)的異常入口為1f。

• 提前計(jì)算切換到early_pg_dir頁(yè)表要寫入satp的值

再進(jìn)入relocate之前，就已經(jīng)把early_pg_dir賦值給a0了，所以a0是early_pg_dir。srl是邏輯右移，mmu使用的是sv39，虛擬地址39位，物理地址56位：

低12位是偏移量，所以PAGE_SHIFT等于12，將early_pg_dir地址右移12位存到a2。根據(jù)satp寄存器定義：

MODE等于0x8代表使用sv39 mmu，0x0代表不進(jìn)行地址翻譯，即不開啟MMU。這里STAP_MODE為sv39，即0x8。將early_pg_dir地址和SATP_MODE進(jìn)行或運(yùn)算后，即可得到寫入satp寄存器的值，最后保存到a2。

• 第一次開啟MMU，使用trampoline_pg_dir頁(yè)表

satp值的計(jì)算和上述是一樣的。開啟MMU之前，通過sfence.vma命令先刷新TLB。此時(shí)開啟MMU，就會(huì)進(jìn)入下面的標(biāo)號(hào)為1的匯編段

進(jìn)入異常1f段，重新設(shè)置異常入口為.Lsecondary_park，然后切換到early_pg_dir頁(yè)表，相當(dāng)于第二次開啟MMU。此時(shí)，如果之前建立的early_pg_dir頁(yè)表不對(duì)，則會(huì)就進(jìn)入.Lsecondary_park。.Lsecondary_park里面是個(gè)wfi指令，是個(gè)死循環(huán)。

完整relocate匯編代碼：

總結(jié)

以上就是RISC-V Linux的匯編啟動(dòng)流程，雖說RISC-V的指令不復(fù)雜，但要理解這個(gè)匯編啟動(dòng)的部分，還是需要一點(diǎn)基礎(chǔ)和時(shí)間。另外，大多數(shù)人工作中基本用不上匯編，只有真正用上了理解才會(huì)比較深。希望本文能夠幫助到有需要的人。

原文作者：嵌入式Linux充電站