1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 2 .. include:: ../../disclaimer-zh_CN.rst 3 4 :Original: Documentation/arch/riscv/boot.rst 5 6 :翻译: 7 8 龙进 Jin Long <longjin@dragonos.org> 9 10 ======================== 11 RISC-V内核启动要求和限制 12 ======================== 13 14 :Author: Alexandre Ghiti <alexghiti@rivosinc.com> 15 :Date: 23 May 2023 16 17 这份文档描述了RISC-V内核对引导加载程序和固件的期望，以及任何开发者在接触 18 早期启动过程时必须牢记的约束。在这份文档中， ``早期启动过程`` 指的是在最 19 终虚拟映射设置之前运行的任何代码。 20 21 内核预加载的要求和限制 22 ====================== 23 24 RISC-V内核对引导加载程序和平台固件有以下要求： 25 26 寄存器状态 27 ---------- 28 29 RISC-V内核期望： 30 31 * ``$a0`` 应包含当前核心的hartid。 32 * ``$a1`` 应包含内存中设备树的地址。 33 34 CSR 寄存器状态 35 -------------- 36 37 RISC-V内核期望： 38 39 * ``$satp = 0``： 如果存在MMU，必须将其禁用。 40 41 为常驻固件保留的内存 42 -------------------- 43 44 RISC-V内核在直接映射中不能映射任何常驻内存或用PMPs保护的内存， 45 因此固件必须根据设备树规范 和/或 UEFI规范正确标记这些区域。 46 47 内核的位置 48 ---------- 49 50 RISC-V内核期望被放置在PMD边界（对于rv64为2MB对齐，对于rv32为4MB对齐）。 51 请注意，如果不是这样，EFI stub 将重定位内核。 52 53 硬件描述 54 -------- 55 56 固件可以将设备树或ACPI表传递给RISC-V内核。 57 58 设备树可以直接从前一阶段通过$a1寄存器传递给内核，或者在使用UEFI启动时， 59 可以通过EFI配置表传递。 60 61 ACPI表通过EFI配置表传递给内核。在这种情况下，EFI stub 仍然会创建一个 62 小的设备树。请参阅下面的"EFI stub 和设备树"部分，了解这个设备树的详细 63 信息。 64 65 内核入口 66 -------- 67 68 在SMP系统中，有两种方法可以进入内核： 69 70 - ``RISCV_BOOT_SPINWAIT``：固件在内核中释放所有的hart，一个hart赢 71 得抽奖并执行早期启动代码，而其他的hart则停在那里等待初始化完成。这种 72 方法主要用于支持没有SBI HSM扩展和M模式RISC-V内核的旧固件。 73 - ``有序启动``：固件只释放一个将执行初始化阶段的hart，然后使用SBI HSM 74 扩展启动所有其他的hart。有序启动方法是启动RISC-V内核的首选启动方法， 75 因为它可以支持CPU热插拔和kexec。 76 77 UEFI 78 ---- 79 80 UEFI 内存映射 81 ~~~~~~~~~~~~~ 82 83 使用UEFI启动时，RISC-V内核将只使用EFI内存映射来填充系统内存。 84 85 UEFI固件必须解析 ``/reserved-memory`` 设备树节点的子节点，并遵守设备 86 树规范，将这些子节点的属性（ ``no-map`` 和 ``reusable`` ）转换为其正 87 确的EFI等价物（参见设备树规范v0.4-rc1的"3.5.4/reserved-memory和 88 UEFI"部分）。 89 90 RISCV_EFI_BOOT_PROTOCOL 91 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 92 93 使用UEFI启动时，EFI stub 需要引导hartid以便将其传递给 ``$a1`` 中的 94 RISC-V内核。EFI stub使用以下方法之一获取引导hartid： 95 96 - ``RISCV_EFI_BOOT_PROTOCOL`` （**首选**）。 97 - ``boot-hartid`` 设备树子节点（**已弃用**）。 98 99 任何新的固件都必须实现 ``RISCV_EFI_BOOT_PROTOCOL``，因为基于设备树 100 的方法现已被弃用。 101 102 早期启动的要求和约束 103 ==================== 104 105 RISC-V内核的早期启动过程遵循以下约束： 106 107 EFI stub 和设备树 108 ----------------- 109 110 使用UEFI启动时，EFI stub 会用与arm64相同的参数补充（或创建）设备树， 111 这些参数在Documentation/arch/arm/uefi.rst中的 112 "UEFI kernel supporton ARM"段落中有描述。 113 114 虚拟映射安装 115 ------------ 116 117 在RISC-V内核中，虚拟映射的安装分为两步进行： 118 119 1. ``setup_vm()`` 在 ``early_pg_dir`` 中安装一个临时的内核映射，这 120 允许发现系统内存。 此时只有内核文本/数据被映射。在建立这个映射时， 121 不能进行分配（因为系统内存还未知），所以``early_pg_dir``页表是静 122 态分配的（每个级别只使用一个表）。 123 124 2. ``setup_vm_final()`` 在 ``swapper_pg_dir`` 中创建最终的内核映 125 射，并利用发现的系统内存 创建线性映射。在建立这个映射时，内核可以 126 分配内存，但不能直接访问它（因为直接映射还不存在），所以它使用fixmap 127 区域的临时映射来访问新分配的页表级别。 128 129 为了让 ``virt_to_phys()`` 和 ``phys_to_virt()`` 能够正确地将直接 130 映射地址转换为物理地址，它们需要知道DRAM的起始位置。这发生在步骤1之后， 131 就在步骤2安装直接映射之前（参见arch/riscv/mm/init.c中的 132 ``setup_bootmem()`` 函数）。在安装最终虚拟映射之前使用这些宏时必须 133 仔细检查。 134 135 通过fixmap进行设备树映射 136 ------------------------ 137 138 由于 ``reserved_mem`` 数组是用 ``setup_vm()`` 建立的虚拟地址初始化 139 的，并且与``setup_vm_final()``建立的映射一起使用，RISC-V内核使用 140 fixmap区域来映射设备树。这确保设备树可以通过两种虚拟映射访问。 141 142 Pre-MMU执行 143 ----------- 144 145 在建立第一个虚拟映射之前，需要运行一些代码。这些包括第一个虚拟映射的安装本身， 146 早期替代方案的修补，以及内核命令行的早期解析。这些代码必须非常小心地编译，因为： 147 148 - ``-fno-pie``：这对于使用``-fPIE``的可重定位内核是必需的，否则，任何对 149 全局符号的访问都将通过 GOT进行，而GOT只是虚拟地重新定位。 150 - ``-mcmodel=medany``：任何对全局符号的访问都必须是PC相对的，以避免在设 151 置MMU之前发生任何重定位。 152 - *所有* 的仪表化功能也必须被禁用（包括KASAN，ftrace和其他）。 153 154 由于使用来自不同编译单元的符号需要用这些标志编译该单元，我们建议尽可能不要使用 155 外部符号。
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