开机过程中的内核打印

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前言
嵌入式开发中，通常使用串口输出调试信息，了解运行状态。内核启动过程中,在不同阶段会通过不同的方式将调试信息输出到串口。（注：以下内容针对 arm-linux.）

解压缩阶段
解压缩阶段内核会输出：

Uncompressing Linux................................ done, booting the kernel.

查找内核，会发现如上输出是在如下语句中打印的：

312 putstr("Uncompressing Linux..."); 313 gunzip(); 314 putstr(" done, booting the kernel/n");

putstr 会调用 uncompress.h 中的 putc 来完成任务。

通常，嵌入式开发中，我们假定 bootloader 已经进行了串口初始化，所以我们只需要对串口进行写操作就可以了。比如:

18static void putc(char c) 19{ 20 volatile u32 *uart = (volatile void *) DAVINCI_UART0_BASE; 21 22 while (!(uart[UART_LSR] & UART_LSR_THRE)) 23 barrier(); 24 uart[UART_TX] = c; 25}

实现函数，就可以看到串口输出了。当然，如果您是完美主义者，还应该实现：

27static inline void flush(void) 28{ 29 volatile u32 *uart = (volatile void *) DAVINCI_UART0_BASE; 30 while (!(uart[UART_LSR] & UART_LSR_THRE)) 31 barrier(); 32}

Image 启动早期
这里的“早期”定义为串口驱动初始化之前。这里又分为两个阶段：汇编阶段与 C 语言阶段。

汇编阶段
在启动正常后一般不需要在此阶段输出信息。但是，如果系统还没有正常启动，则需要在汇编里向串口输出一些信息。

内核提供了函数： 116ENTRY(printascii) 为了使用它，我们需要实现：addruart 获得调试串口的地址senduart 发送一个字节waituart 等待串口可用三个汇编函数。

可以参考某一平台来实现，比如：

http://lxr.linux.no/linux+v2.6.27/arch/arm/mach-pxa/include/mach/debug-macro.S#L16

pxa 的实现表明，由于 uart 通常是8250 兼容的，所以很可能我们只需要实现:

addruart, 提供一下串口基地址，即可。

另外，值得注意的是：汇编代码会经历实地址模式与虚拟地址模式两个阶段。而上面的打印函数是可以同时用于两种模式的。

C 语言阶段
C 语言代码从 start_kernel 开始，可以看到，内核很快就会调用 printk:printk(KERN_NOTICE);然而在 arm 平台上，如上的打印要等 console_init()函数执行后，才会输出到串口。如果有人有兴趣，可以为arm平台实现一个 patch, 使得在打印内核 notice时就能够向串口输出。当然，对于 BSP 开发，目前的实现基本够用，因为驱动程序初始化时间较晚，在 console_init 之后。我们看一下该函数的实现：3644/*

3645 * Initialize the console device. This is called *early*, so

3646 * we can't necessarily depend on lots of kernel help here.

3647 * Just do some early initializations, and do the complex setup

3648 * later.

3649 */

3650void __init console_init(void)

3651{

3652 initcall_t *call;

3653

3654 /* Setup the default TTY line discipline. */

3655 tty_ldisc_begin();

3656

3657 /*

3658 * set up the console device so that later boot sequences can

3659 * inform about problems etc..

3660 */

3661 call = __con_initcall_start;

3662 while (call < __con_initcall_end) {

3663 (*call)();

3664 call++;

3665 }

3666}

原来该函数会调用 __con_initcall_start 段里的函数。而串口驱动正是在此注册了一个这样的函数，而提供了 early printk 功能。

比如, http://lxr.linux.no/linux+v2.6.27/drivers/serial/8250.c 中，就实现了改功能：

2645static int __init serial8250_console_init(void)2646{2647 if (nr_uarts > UART_NR)2648 nr_uarts = UART_NR;26492650 serial8250_isa_init_ports();2651 register_console(&serial8250_console);2652 return 0;2653}2654console_initcall(serial8250_console_init);

本质上，就是提前注册串口终端，而不是在串口驱动初始化时才注册。

Image 启动后期
有了前面实现的 early print, 内核打印就没有问题了，如果没有实现early print, 则在串口驱动初始化时，会注册一个console 驱动，从而实现内核打印。

当然，前提是我们需要在串口驱动中实现并注册 static struct console 。具体细节可以参考样例驱动。这里就不深究了。内核打印机制浅析
内核函数调用 printk 后， printk 将打印信息发送到一个 log_buffer. 然后调用如下函数，试图进行后续处理。

如果已经注册了终端，则会调用终端的输出函数。

另外，终端注册函数也会调用 release_console_sem，将此前所有的信息一次性打印到 console.

984 /**985 * release_console_sem - unlock the console system986 *987 * Releases the semaphore which the caller holds on the console system988 * and the console driver list.989 *990 * While the semaphore was held, console output may have been buffered991 * by printk(). If this is the case, release_console_sem() emits992 * the output prior to releasing the semaphore.993 *994 * If there is output waiting for klogd, we wake it up.995 *996 * release_console_sem() may be called from any context.997 */998 void release_console_sem(void)999 {1000 unsigned long flags;1001 unsigned _con_start, _log_end;1002 unsigned wake_klogd = 0;1003 1004 if (console_suspended) {1005 up(&console_sem);1006 return;1007 }1008 1009 console_may_schedule = 0;1010 1011 for ( ; ; ) {1012 spin_lock_irqsave(&logbuf_lock, flags);1013 wake_klogd |= log_start - log_end;1014 if (con_start == log_end)1015 break; /* Nothing to print */1016 _con_start = con_start;1017 _log_end = log_end;1018 con_start = log_end; /* Flush */1019 spin_unlock(&logbuf_lock);1020 call_console_drivers(_con_start, _log_end);1021 local_irq_restore(flags);1022 }1023 console_locked = 0;1024 up(&console_sem);1025 spin_unlock_irqrestore(&logbuf_lock, flags);1026 if (wake_klogd)1027 wake_up_klogd();1028 }1029 EXPORT_SYMBOL(release_console_sem);

发表于 @ 2009年05月27日　13:36:00 | 评论( 0 ) | 编辑| 举报| 收藏

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