《Linux内核深度解析》读书笔记。
1. 读取引导程序的地址
以U-Boot为例，启动代码路径为arch/arm/armv8/start.S
ARM64处理器到虚拟地址0取指令，刚上电时的MMU还未启用，也就是到物理地址0取指令。
2. 保存启动参数
U-boot启动从_start开始，直接跳转至标号reset处，之后做的第一件事就是保存启动时的参数。
reset:
/* Allow the board to save important registers */
b save_boot_params
...
WEAK(save_boot_params)
b save_boot_params_ret /* back to my caller */
ENDPROC(save_boot_params)
这里需要注意的：使用WEAK弱符号类型的函数修饰，可使用强符号以覆盖旧符号。另外，在初始状态下，为小端字节序，禁止MMU，禁止指令/数据cache的状态。
3. 根据处理器当前的异常级别设置寄存器，启用部分硬件功能
switch_el x1, 3f, 2f, 1f
3: set_vbar vbar_el3, x0
mrs x0, scr_el3
orr x0, x0, #0xf /* SCR_EL3.NS|IRQ|FIQ|EA */
msr scr_el3, x0
msr cptr_el3, xzr /* Enable FP/SIMD */
#ifdef COUNTER_FREQUENCY
ldr x0, =COUNTER_FREQUENCY
msr cntfrq_el0, x0 /* Initialize CNTFRQ */
#endif
b 0f
2: set_vbar vbar_el2, x0
mov x0, #0x33ff
msr cptr_el2, x0 /* Enable FP/SIMD */
b 0f
1: set_vbar vbar_el1, x0
mov x0, #3 << 20
msr cpacr_el1, x0 /* Enable FP/SIMD */
根据异常级别，设置异常向量的起始地址，通过CPTR寄存器启用FP/SIMD。在EL3级别时，设置SCR_EL3的NS，IRQ，FIQ和EA四个bit位，将中断，快速中断，同步外部终止和系统错误转发到异常级别3。
4. 执行特定的勘误表和硬件初试化
/* Apply ARM core specific erratas */
bl apply_core_errata
/* Processor specific initialization */
bl lowlevel_init
5.执行_main函数
路径arch/arm/lib/ctr0_64.S
U-Boot分为SPL和正常的U-Boot程序两个部分;SPL即第二程序加载器（可选），处理器内部集成的静态RAM比较小，无法装载一个完整的U-Boot镜像，此时需要SPL，主要负责初始化内存和存储设备驱动，然后把正常的U-Boot镜像从存储设备中读到内存中执行。
5.1 为调用board_init_f函数做环境准备
bic sp, x0, #0xf /* 16-byte alignment for ABI compliance */
mov x0, sp
bl board_init_f_alloc_reserve
mov sp, x0
/* set up gd here, outside any C code */
mov x18, x0
bl board_init_f_init_reserve
设置临时的栈空间，通过调用board_init_f_alloc_reserve在栈的顶部为结构体global_data分配空间，通过 board_init_f_init_reserve初始化global_data结构体。
5.2 调用board_init_f函数
mov x0, #0
bl board_init_f
调用board_init_f，执行前期初始化，包括讲U-Boot程序复制到内存中以及初始化硬件，依次执行common/board_f.c数组init_sequence_f中的每个函数。
void board_init_f(ulong boot_flags)
{
...
if (initcall_run_list(init_sequence_f))
hand();
...
}
5.3 重定位&调用c_runtime_cpu_setup
对复制到内存中的U-boot镜像重新定位，然后调用c_runtime_cpu_setup，设置最终的完整环境，设置异常向量表的起始地址。
#if defined(CONFIG_ARMV8_SPL_EXCEPTION_VECTORS) || !defined(CONFIG_SPL_BUILD)
/* Relocate vBAR */
adr x0, vectors
switch_el x1, 3f, 2f, 1f
3: msr vbar_el3, x0
b 0f
2: msr vbar_el2, x0
b 0f
1: msr vbar_el1, x0
0:
5.5 调用函数board_init_r
调用函数board_init_r执行后期初始化，依次执行init_sequence_r中的每个函数，最后执行run_main_loop。
void board_init_r(gd_t *new_gd, ulong dest_addr)
{
...
if (initcall_run_list(init_sequence_r))
hang();
...
}
5.6 run_main_loop函数
(1) 通过bootdelay_process读取环境变量：bootdelay和bootcmd，分别定义了延迟时间和要执行的命令。
(2) 调用autoboot_command。首先调用abortboot，等待用户按键；在等待时间内用户无按键，就调用函数run_command_list，自动执行bootcmd定义的命令。假如bootcmd定义的命令是"bootm"，函数run_command_list查找命令表，发现命令"bootm"的处理函数是do_bootm。
(3) do_bootm先后初始化全局变量"bootm_header_t images"，把内核镜像从存储设备读到内存，读取其他信息传递硬件信息的扁平设备树（FDT），将内核加载到正确的位置，之后根据操作系统类型在数组boot_os中查抄引导linux内核的引导函数do_bootm_linux（这是第一次执行do_bootm_linux，实际是为执行内核做准备，如拷贝FDT，根据bootargs设定多处理器启动方式等），第二次调用do_bootm_linux是实际执行内核，跳转到内核入口，第一个参数为FDT二进制文件起始地址（后面三个参数保留），同时根据配置宏CONFIG_GICV2或CONFIG_GICV3发送中断请求唤醒所有从处理器，禁止处理器缓存和内存管理单元，根据配置宏设定内核执行的异常等级。
6. 内核初试化
6.1 preserve_boot_args
把引导程序传递的4个参数保存在全局数组boot_args中。
6.2 el2_setup
设定内核运行的异常等级
(1)当进入内核时，异常等级为1，那么在异常级别1执行内核。
(2)当进入内核时，异常等级为2，支持VHE那么内核继续在2执行，如果不支持那么降到1执行内核。
在虚拟化中，运行虚拟机的操作系统称为host OS，在虚拟机里面的操作系统称为guest OS，guest OS的用户进程在异常0运行，内核在异常级别1运行；kvm的特点就是直接在处理器上执行guest OS。
以虚拟机KVM为例，普通的虚拟化异常等级切换，kvm模块需要穿越异常等级1和2；Arm64引入虚拟化宿主扩展后，在异常级别2执行host OS操作系统内核，kvm就不再需要从异常级别1切换到异常级别2。
6.3 __create_page_tables
(1)创建恒等映射，恒等映射的特点就是虚拟地址和物理地址相同，为了在开启处理器的内存管理单元的一瞬间能够平滑过渡。由__enable_mmu负责开启内存管理单元，内核把函数__enable_mmu附近的代码放在恒等映射代码节(.idmap.text)中,恒等映射代码节的起始地址存放在全局变量__idmap_text_start中，结束地址存放在全局变量__idmap_text_end中。idmap_pg_dir为恒等映射的页全局目录的地址地址。
(2)在内核的页表中为内核镜像创建映射，内核镜像起始地址为_text，结束地址为_end。
6.4 __primary_switch
(1)调用函数__enable_mmu以开启内存管理单元。
(2)调用__primary_switched，设置不同异常级别的栈指针，VBAR_EL1设置为异常向量表的起始地址，计算内核镜像起始虚拟地址和物理地址的差值，保存到全局变量kimage_voffset中，调用start_kernel。
6.5 start_kernel
首先初始化基础设施，即初始化内核的各个子系统，然后调用rest_init创建init和kthreadd线程。
之后，init进程继续执行初始化，主要为smp作初始化和准备，启动所有从处理器，执行脚本0~7的初始化，挂载根文件系统，释放初始化代码和数据占用的内存，最后从文件系统中装载init程序，并转换成用户空间的init进程。
