详细介绍：分析bootz 启动 Linux 内核过程，包含函数源码和函数详解。

目录

前言

images 全局变量

 images定义

bootm_headers_t定义

image_info_t定义

do_bootz 函数

bootz_start 函数

bootz_srart 源码

bootz_setup 函数

bootm_find_images函数

do_bootm_states 函数

函数源码

函数分析

函数 bootm_start

函数 bootm_os_get_boot_func

BOOTM_STATE_OS_PREP 状态

函数 boot_selected_os

do_bootm_linux函数

前言

本讲内容是：bootz 启动 Linux 内核过程，而bootz命令写起来虽然短小，里面干的事还真不少，先来一张 bootz 命令的执行过程，如图：

话不多说，我们开始吧~

当晕头转向的时候，记得回来再看看这张图~

images 全局变量

 images定义

不管是 bootz 还是 bootm 命令，在启动 Linux 内核的时候都会用到一个重要的全局变量： images.

images是 bootm_headers_t类型的全局变量，作为 ​​U-Boot 启动 Linux 内核过程中的中央数据枢纽​​，其核心作用是：

  • ​​统一管理所有启动组件​​（内核、ramdisk、设备树等）的元数据和状态
  • ​​控制启动流程的阶段性推进​​（通过状态机机制）
  • ​​确保各组件间的内存隔离与安全校验​

职责维度​​

​​具体表现​​

​​数据整合​​

集中存储内核镜像、ramdisk、设备树的加载地址、大小、校验信息等

​​流程控制​​

通过 state位掩码（如 BOOTM_STATE_LOADOS）标记当前启动阶段

​​内存安全​​

记录各组件物理地址范围（如 rd_start/end），防止内存重叠

​​兼容性处理​​

同时支持 Legacy uImage 和 FIT 格式（通过 legacy_hdr_*和 os字段）

​​调试支持​​

提供 verify标志控制校验强度，便于问题排查

 images 在文件 cmd/bootm.c 中有如下定义：

bootm_headers_t images; /* pointers to os/initrd/fdt images */

images 是 bootm_headers_t 类型的全局变量， 而bootm_headers_t 是个 boot 头结构体。

bootm_headers_t定义

bootm_headers_t是 U-Boot 启动流程的 ​​中央控制枢纽​​，负责：

  • ​​多镜像管理​​：协调内核/ramdisk/设备树的加载与验证
  • ​​状态机控制​​：通过 state位域跟踪启动进度
  • ​​内存布局记录​​：保存各组件物理地址范围
  • ​​兼容性处理​​：支持新旧镜像格式（Legacy/uImage/FIT）

bootm_headers_t 在文件include/image.h 中的定义如下：

/**
* bootm_headers_t - U-Boot 多阶段启动控制核心数据结构
* 管理内核/ramdisk/设备树的加载、验证与状态跟踪
*/
typedef struct bootm_headers {
/*-------------------------------------------
* Legacy镜像支持（旧版uImage格式）
*-----------------------------------------*/
image_header_t *legacy_hdr_os;    /* 原始Legacy镜像头指针（需在重定位前访问） */
image_header_t legacy_hdr_os_copy;/* 镜像头安全拷贝（防止运行时被覆盖） */
ulong legacy_hdr_valid;           /* 头校验标记：1=有效，0=无效 */
/*-------------------------------------------
* 操作系统镜像信息（非主机工具编译时生效）
*-----------------------------------------*/
#ifndef USE_HOSTCC
image_info_t os;                  /* OS镜像元数据：
* - type:  镜像类型（IH_TYPE_KERNEL等）
* - comp:  压缩格式（IH_COMP_GZIP等）
* - os:    操作系统类型（IH_OS_LINUX等）
*/
ulong ep;                         /* 内核入口地址（最终跳转执行的PC值） */
/*-------------------------------------------
* 内存组件物理地址范围
*-----------------------------------------*/
ulong rd_start, rd_end;           /* Ramdisk内存范围[start,end) */
char *ft_addr;                    /* 扁平设备树(FDT)内存指针 */
ulong ft_len;                     /* 设备树长度（字节） */
ulong initrd_start, initrd_end;   /* Initrd范围（通常等同ramdisk） */
ulong cmdline_start, cmdline_end; /* 内核命令行参数存储区域 */
bd_t *kbd;                        /* 板级信息指针（传递内存布局等） */
#endif
/*-------------------------------------------
* 安全验证控制
*-----------------------------------------*/
int verify;                       /* 镜像校验开关：
* 0=关闭校验（环境变量verify=n）
* 1=启用校验（默认）
*/
/*-------------------------------------------
* 多阶段启动状态机（位掩码组合）
*-----------------------------------------*/
#define BOOTM_STATE_START      (0x00000001)  /* 启动流程开始 */
#define BOOTM_STATE_FINDOS     (0x00000002)  /* 定位OS镜像阶段 */
#define BOOTM_STATE_FINDOTHER   (0x00000004) /* 查找ramdisk/设备树 */
#define BOOTM_STATE_LOADOS     (0x00000008)  /* 加载OS到内存 */
#define BOOTM_STATE_RAMDISK    (0x00000010)  /* Ramdisk处理中 */
#define BOOTM_STATE_FDT        (0x00000020)  /* 设备树处理中 */
#define BOOTM_STATE_OS_CMDLINE (0x00000040)  /* 内核命令行设置 */
#define BOOTM_STATE_OS_BD_T    (0x00000080)  /* 板级信息传递 */
#define BOOTM_STATE_OS_PREP    (0x00000100)  /* OS启动前准备 */
#define BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO (0x00000200)  /* 模拟执行（测试用） */
#define BOOTM_STATE_OS_GO      (0x00000400)  /* 准备跳转到OS */
int state;                        /* 当前状态（多个状态可叠加） */
/*-------------------------------------------
* 内存管理扩展（LMB逻辑内存块）
*-----------------------------------------*/
#ifdef CONFIG_LMB
struct lmb lmb;                   /* 逻辑内存块管理器：
* - 记录保留内存区域
* - 防止OS覆盖U-Boot关键数据
*/
#endif
} bootm_headers_t;

在结构体里，定义了: 

    image_info_t os;

    结构体 image_info_t，系统镜像信息结构体。

    image_info_t定义

    image_info_t是 U-Boot 中用于描述 ​​可执行镜像​​（如内核、ramdisk、设备树等）的核心数据结构，其主要作用包括：

    • ​​记录镜像的物理内存布局​​
    • ​​标识镜像类型和属性​​
    • ​​控制镜像加载和校验行为

    结构体 image_info_t 在文件include/image.h 中的定义如下：

    typedef struct image_info {
/*-------------------------------------------
* 内存范围描述
*-----------------------------------------*/
ulong start, end;          /* Blob的物理内存范围[start, end)
* - 包含头部信息（如uImage头）
* - 单位：字节
* 示例：0x82000000-0x82012345
*/
ulong image_start, image_len; /* 纯镜像数据的起始地址和长度
* - 不含头部（如跳过uImage头）
* - 用于实际执行/解压
* 示例：0x82000040, 0x120000
*/
ulong load;                /* 系统建议的加载地址
* - 可能≠start（如重定位场景）
* - 架构相关（ARM通常为0x8000）
*/
/*-------------------------------------------
* 镜像属性标识
*-----------------------------------------*/
uint8_t comp;              /* 压缩算法类型：
* 0=未压缩, 1=gzip, 2=bzip2...
* 详见 include/image.h
*/
uint8_t type;              /* 镜像类型：
* IH_TYPE_KERNEL=内核
* IH_TYPE_RAMDISK=ramdisk
* IH_TYPE_FIRMWARE=固件
*/
uint8_t os;                /* 目标操作系统：
* IH_OS_LINUX=Linux
* IH_OS_U_BOOT=U-Boot本身
*/
int8_t arch;               /* CPU架构：
* IH_ARCH_ARM=ARMv7
* IH_ARCH_ARM64=AArch64
* IH_ARCH_PPC=PowerPC
*/
} image_info_t;

    全局变量 images 会在 bootz 命令的执行中频繁使用到，相当于 Linux 内核启动的“灵魂”。

    do_bootz 函数

    bootz 命令的执行函数为 do_bootz，do_bootz是 U-Boot 中用于 ​​启动 zImage 格式 Linux 内核​​ 的核心函数，主要完成以下工作：

    • ​​参数预处理​​：跳过命令名 bootz
    • ​​镜像加载​​：通过 bootz_start初始化 images结构
    • ​​状态机控制​​：分阶段执行 OS 准备和跳转
    • ​​中断管理​​：确保内核启动时中断处于关闭状态​

    在文件 cmd/bootm.c 中有如下定义：

    int do_bootz(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])
{
int ret;
/*-------------------------------------------
* [1] 参数预处理：跳过命令名 'bootz'
*-----------------------------------------*/
argc--; argv++;  // 移除argv[0]的"bootz"，保留实际参数
/*-------------------------------------------
* [2] 加载zImage镜像并初始化images结构
*-----------------------------------------*/
if (bootz_start(cmdtp, flag, argc, argv, &images))
return 1;  // 失败时返回非零
/*-------------------------------------------
* [3] 准备执行内核前的关键操作
*-----------------------------------------*/
bootm_disable_interrupts();  // 禁用中断（避免状态不一致）
images.os.os = IH_OS_LINUX; // 强制标记为Linux内核
/*-------------------------------------------
* [4] 分阶段执行内核启动
* 关键状态：
* - OS_PREP:  设置启动参数
* - OS_FAKE_GO: 模拟执行（测试用）
* - OS_GO:    实际跳转到内核
*-----------------------------------------*/
ret = do_bootm_states(cmdtp, flag, argc, argv,
BOOTM_STATE_OS_PREP |   // 准备阶段
BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO | // 测试执行
BOOTM_STATE_OS_GO,      // 正式跳转
&images, 1);           // 传入images结构
return ret;  // 返回最终状态
}

    调用 bootz_start 函数，加载zImage镜像并初始化images结构。

    调用函数 bootm_disable_interrupts 关闭中断。

    设置 images.os.os 为 IH_OS_LINUX，也就是设置系统镜像为 Linux，表示我们要启动的是 Linux 系统。

    调用函数 do_bootm_states 来执行不同的 BOOT 阶段。

    典型调用流程如下：

    bootz_start 函数

    do_bootz函数调用了bootz_srart 函数，bootz_start是 do_bootz的底层支持函数，专门用于 ​​初始化 zImage 格式的 Linux 内核启动环境​​，核心职责包括：

    • ​​确定内核入口地址​​（images->ep）
    • ​​验证 zImage 格式有效性​​
    • ​​保留内核内存区域​​
    • ​​加载附加镜像​​（ramdisk/设备树）

    bootz_srart 源码

    bootz_srart 函数也定义在文件 cmd/bootm.c 中，函数内容如下：

    static int bootz_start(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc,
char * const argv[], bootm_headers_t *images)
{
int ret;
ulong zi_start, zi_end;  // zImage实际数据范围（去头部后）
/*-------------------------------------------
* [1] 初始化启动状态机（START阶段）
*-----------------------------------------*/
ret = do_bootm_states(cmdtp, flag, argc, argv,
BOOTM_STATE_START, images, 1);
if (ret)
return ret;  // 异常直接退出
/*-------------------------------------------
* [2] 确定内核入口地址（ep）
* - 无参数时使用默认load_addr
* - 有参数时解析argv[0]作为地址
*-----------------------------------------*/
if (!argc) {
images->ep = load_addr;  // 使用环境变量定义的默认地址
debug("* kernel: default image load address = 0x%08lx\n", load_addr);
} else {
images->ep = simple_strtoul(argv[0], NULL, 16);  // 16进制解析
debug("* kernel: cmdline image address = 0x%08lx\n", images->ep);
}
/*-------------------------------------------
* [3] 验证zImage格式并获取数据范围
* - 检查魔数、压缩标志等
* - zi_start/end跳过头部得到纯数据区
*-----------------------------------------*/
ret = bootz_setup(images->ep, &zi_start, &zi_end);
if (ret != 0)
return 1;  // 无效镜像
/*-------------------------------------------
* [4] 保留内核内存区域（防其他组件覆盖）
* - 使用LMB（Logical Memory Block）管理器
* - 保护范围：[ep, zi_end)
*-----------------------------------------*/
lmb_reserve(&images->lmb, images->ep, zi_end - zi_start);
/*-------------------------------------------
* [5] 加载附加镜像（ramdisk/设备树）
* - 解析argv[1]/argv[2]作为initrd和FDT地址
* - 若未指定则尝试自动检测
*-----------------------------------------*/
if (bootm_find_images(flag, argc, argv))
return 1;
return 0;  // 成功返回
}

    调用函数 do_bootm_states，执行 BOOTM_STATE_START 阶段。

    设置 images 的 ep 成员变量，也就是系统镜像的入口点，使用 bootz 命令启动系统的时候就会设置系统在 DRAM 中的存储位置，这个存储位置就是系统镜像的入口点，因此 images->ep=0X80800000。

    调用 bootz_setup 函数，此函数会判断当前的系统镜像文件是否为 Linux 的镜像文件，并且会打印出镜像相关信息。

    调用函数 bootm_find_images 查找 ramdisk 和设备树(dtb)文件，但是我们没有用到 ramdisk，因此此函数在这里仅仅用于查找设备树(dtb)文件。

    bootz_setup 函数

    bootz_srart 函数里会调用bootz_setup 函数，bootz_setup是 zImage 启动流程中的 ​​关键验证函数​​，专门用于：

    • ​​校验 ARM zImage 的合法性​​（通过魔数检查）
    • ​​提取内核的实际数据范围​​（zi_start到 zi_end）
    • ​​输出内核内存布局信息​​（调试用）

    bootz_setup函数定义在文件 arch/arm/lib/bootm.c 中。

    /* ARM zImage 头部魔数（小端模式） */
#define LINUX_ARM_ZIMAGE_MAGIC 0x016f2818
/**
* bootz_setup - 验证zImage格式并获取数据范围
* @image:  zImage在内存中的起始地址
* @start:  输出参数-内核数据起始地址
* @end:    输出参数-内核数据结束地址
*
* 返回值: 0=成功, 1=魔数校验失败
*/
int bootz_setup(ulong image, ulong *start, ulong *end)
{
/* [1] 映射内存到zImage头部结构 */
struct zimage_header *zi = (struct zimage_header *)map_sysmem(image, 0);
/* [2] 魔数校验（确认是有效的ARM zImage） */
if (zi->zi_magic != LINUX_ARM_ZIMAGE_MAGIC) {
puts("Bad Linux ARM zImage magic!\n");
return 1;  // 失败返回
}
/* [3] 提取内核数据范围 */
*start = zi->zi_start;  // 内核数据实际起始地址
*end = zi->zi_end;      // 内核数据结束地址
/* [4] 打印调试信息（地址布局） */
printf("Kernel image @ %#08lx [ %#08lx - %#08lx ]\n",
image, *start, *end);
return 0;  // 成功返回
}

    如果 Linux 系统镜像正常的话就会输出图：


    bootm_find_images函数

    bootz_srart 函数里会调用 bootm_find_images函数，bootm_find_images是 U-Boot 启动流程中用于 ​​定位和验证附加启动组件​​ 的核心函数，主要负责：

    • ​​加载并验证 ramdisk/initrd 镜像​​
    • ​​查找和处理设备树（FDT）​​
    • ​​管理内存中的组件布局

    bootm_find_images函数定义在文件 common/bootm.c 中：

    /**
* bootm_find_images - 定位ramdisk和设备树镜像
* @flag:   启动标志位（如CMD_FLAG_BOOTD）
* @argc:   参数个数
* @argv:   参数数组（如[addr, size, ...]）
*
* 返回值: 0=成功, 1=组件加载失败
*/
int bootm_find_images(int flag, int argc, char * const argv[])
{
int ret;
/*-------------------------------------------
* [1] Ramdisk/Initrd 加载
* - 从argv[1]获取地址或自动检测
* - 验证格式并设置images.rd_start/end
*-----------------------------------------*/
ret = boot_get_ramdisk(argc, argv, &images, IH_INITRD_ARCH,
&images.rd_start, &images.rd_end);
if (ret) {
puts("Ramdisk image is corrupt or invalid\n");
return 1;
}
#if defined(CONFIG_OF_LIBFDT)
/*-------------------------------------------
* [2] 设备树（FDT）加载
* - 从argv[2]获取地址或自动检测
* - 设置images.ft_addr/ft_len
*-----------------------------------------*/
ret = boot_get_fdt(flag, argc, argv, IH_ARCH_DEFAULT, &images,
&images.ft_addr, &images.ft_len);
if (ret) {
puts("Could not find a valid device tree\n");
return 1;
}
set_working_fdt_addr((ulong)images.ft_addr);  // 激活当前FDT
#endif
return 0;  // 成功返回
}

    调用boot_get_ramdisk函数，查找 ramdisk，但是我们没有用到 ramdisk，因此这部分代码不用管。

    调用boot_get_fdt函数，查找设备树(dtb)文件，找到以后就将设备树的起始地址和长度分别写到images 的 ft_addr 和 ft_len 成员变量中。

    我们使用 bootz 启动 Linux 的时候已经指明了设备树在DRAM 中的存储地址，因此 images.ft_addr=0X83000000，长度根据具体的设备树文件而定，假设现在使用的设备树文件长度为 0X8C81，那么images.ft_len=0X8C81。

    do_bootm_states 函数

    do_bootz 最 后 调 用 的 就 是 函 数 do_bootm_states ， 而 且 在 bootz_start 中 也 调 用 了do_bootm_states 函数。

    do_bootm_states是 U-Boot 启动流程的 ​​中央调度器​​，通过状态机机制控制：

    • ​​多阶段启动流程​​（镜像加载、内存管理、OS准备等）
    • ​​错误处理与资源管理​​
    • ​​最终操作系统跳转

    函数源码

    do_bootm_states函数定义在文件common/bootm.c 中：

    int do_bootm_states(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[],
int states, bootm_headers_t *images, int boot_progress)
{
boot_os_fn *boot_fn;      // OS启动函数指针（如do_bootm_linux）
ulong iflag = 0;         // 中断状态保存
int ret = 0, need_boot_fn;
/*-------------------------------------------
* [1] 更新当前状态
*-----------------------------------------*/
images->state |= states;
/*-------------------------------------------
* [2] 按位处理各启动阶段
* 注意：任一阶段失败立即终止流程
*-----------------------------------------*/
/* [2.1] START阶段：基础初始化 */
if (states & BOOTM_STATE_START)
ret = bootm_start(cmdtp, flag, argc, argv);
/* [2.2] FINDOS阶段：定位OS镜像 */
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_FINDOS))
ret = bootm_find_os(cmdtp, flag, argc, argv);
/* [2.3] FINDOTHER阶段：加载附加组件 */
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_FINDOTHER)) {
ret = bootm_find_other(cmdtp, flag, argc, argv);
argc = 0;  // 参数已消费
}
/* [2.4] LOADOS阶段：加载OS到内存 */
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_LOADOS)) {
ulong load_end;
iflag = bootm_disable_interrupts();  // 禁用中断
ret = bootm_load_os(images, &load_end, 0);
if (ret == 0) {
// 保留OS内存区域
lmb_reserve(&images->lmb, images->os.load,
(load_end - images->os.load));
} else if (ret != BOOTM_ERR_OVERLAP) {
goto err;  // 非内存重叠错误直接退出
}
#if defined(CONFIG_SILENT_CONSOLE) && !defined(CONFIG_SILENT_U_BOOT_ONLY)
// Linux内核静默启动处理
if (images->os.os == IH_OS_LINUX)
fixup_silent_linux();
#endif
}
/* [2.5] RAMDISK阶段：重定位initrd */
#ifdef CONFIG_SYS_BOOT_RAMDISK_HIGH
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_RAMDISK)) {
ulong rd_len = images->rd_end - images->rd_start;
ret = boot_ramdisk_high(&images->lmb, images->rd_start,
rd_len, &images->initrd_start,
&images->initrd_end);
if (!ret) {
// 更新环境变量
setenv_hex("initrd_start", images->initrd_start);
setenv_hex("initrd_end", images->initrd_end);
}
}
#endif
/* [2.6] FDT阶段：设备树处理 */
#if defined(CONFIG_OF_LIBFDT) && defined(CONFIG_LMB)
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_FDT)) {
boot_fdt_add_mem_rsv_regions(&images->lmb, images->ft_addr);
ret = boot_relocate_fdt(&images->lmb, &images->ft_addr,
&images->ft_len);
}
#endif
/*-------------------------------------------
* [3] 获取OS启动函数
*-----------------------------------------*/
if (ret) return ret;  // 前期错误直接返回
boot_fn = bootm_os_get_boot_func(images->os.os);
need_boot_fn = states & (BOOTM_STATE_OS_CMDLINE | BOOTM_STATE_OS_BD_T |
BOOTM_STATE_OS_PREP | BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO |
BOOTM_STATE_OS_GO);
/* [3.1] 检查OS支持性 */
if (boot_fn == NULL && need_boot_fn) {
if (iflag) enable_interrupts();
printf("ERROR: booting os '%s' (%d) is not supported\n",
genimg_get_os_name(images->os.os), images->os.os);
bootstage_error(BOOTSTAGE_ID_CHECK_BOOT_OS);
return 1;
}
/*-------------------------------------------
* [4] 执行OS相关阶段
*-----------------------------------------*/
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_CMDLINE))
ret = boot_fn(BOOTM_STATE_OS_CMDLINE, argc, argv, images);
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_BD_T))
ret = boot_fn(BOOTM_STATE_OS_BD_T, argc, argv, images);
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_PREP))
ret = boot_fn(BOOTM_STATE_OS_PREP, argc, argv, images);
/* [4.1] 模拟执行（调试用） */
#ifdef CONFIG_TRACE
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO)) {
char *cmd_list = getenv("fakegocmd");
ret = boot_selected_os(argc, argv, BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO,
images, boot_fn);
if (!ret && cmd_list)
ret = run_command_list(cmd_list, -1, flag);
}
#endif
/* [4.2] 最终跳转到OS */
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_GO))
ret = boot_selected_os(argc, argv, BOOTM_STATE_OS_GO,
images, boot_fn);
err:
/*-------------------------------------------
* [5] 错误恢复
*-----------------------------------------*/
if (iflag)
enable_interrupts();  // 恢复中断状态
return ret;
}

    函数分析

    函数 do_bootm_states 根据不同的 BOOT 状态执行不同的代码段，通过如下代码来判断BOOT 状态：

    states & BOOTM_STATE_XXX

    在 do_bootz 函数中会用到

    • BOOTM_STATE_OS_PREP 、
    • BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO
    • BOOTM_STATE_OS_GO 

    bootz_start 函数中会用到：

    • BOOTM_STATE_START这个 BOOT 状态

    函数 bootm_start

       在处理 BOOTM_STATE_START 阶段，调用函数 bootm_start：

    /* [2.1] START阶段：基础初始化 */
if (states & BOOTM_STATE_START)
ret = bootm_start(cmdtp, flag, argc, argv);

    bootm_start是 U-Boot 启动流程的 ​​初始化入口函数​​，负责：

    • ​​清零 images全局结构体​​，确保启动环境干净
    • ​​初始化内存管理器（LMB）​​，为后续内存保留做准备
    • ​​设置启动校验标志​​（verify环境变量控制）
    • ​​标记启动阶段​​（BOOTSTAGE_ID_BOOTM_START）

    bootm_start函数定义在文件 common/bootm.c

    /**
* bootm_start - 启动流程初始化函数
* @cmdtp:   命令表指针（未使用）
* @flag:    标志位（未使用）
* @argc:    参数个数（未使用）
* @argv:    参数数组（未使用）
*
* 返回值: 始终返回0（无错误检查）
*/
static int bootm_start(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])
{
/*-------------------------------------------
* [1] 清零全局images结构体
* - 防止残留数据影响本次启动
*-----------------------------------------*/
memset((void *)&images, 0, sizeof(images));
/*-------------------------------------------
* [2] 初始化镜像校验标志
* - 从环境变量verify读取值（默认启用）
* - verify=n 时关闭校验
*-----------------------------------------*/
images.verify = getenv_yesno("verify");  // 返回1=启用，0=禁用
/*-------------------------------------------
* [3] 初始化LMB（Logical Memory Block）内存管理器
* - 记录已占用内存区域（如U-Boot自身）
* - 为后续内核/ramdisk保留内存做准备
*-----------------------------------------*/
boot_start_lmb(&images);
/*-------------------------------------------
* [4] 记录启动阶段标记（调试用）
* - 用于bootstage工具分析启动耗时
*-----------------------------------------*/
bootstage_mark_name(BOOTSTAGE_ID_BOOTM_START, "bootm_start");
/*-------------------------------------------
* [5] 设置初始状态
* - BOOTM_STATE_START是状态机起点
*-----------------------------------------*/
images.state = BOOTM_STATE_START;
return 0;  // 无错误检查，始终返回成功
}

    函数 bootm_os_get_boot_func

    函 数 do_bootm_states里调用函数 bootm_os_get_boot_func：

    /*-------------------------------------------
* [3] 获取OS启动函数
*-----------------------------------------*/
if (ret) return ret;  // 前期错误直接返回
boot_fn = bootm_os_get_boot_func(images->os.os);
need_boot_fn = states & (BOOTM_STATE_OS_CMDLINE | BOOTM_STATE_OS_BD_T |
BOOTM_STATE_OS_PREP | BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO |
BOOTM_STATE_OS_GO);

    bootm_os_get_boot_func 函数定义在文件 common/bootm_os.c 中：

    /**
* bootm_os_get_boot_func - 获取操作系统启动函数（支持重定位）
* @os: 操作系统类型（IH_OS_xxx枚举值）
*
* 返回值: 成功=函数指针, 失败=NULL
*/
boot_os_fn *bootm_os_get_boot_func(int os)
{
/*-------------------------------------------
* [1] 手动重定位处理（某些架构需要）
*-----------------------------------------*/
#ifdef CONFIG_NEEDS_MANUAL_RELOC
static bool relocated;  // 重定位标记（仅执行一次）
if (!relocated) {
int i;
/* 遍历函数表，应用重定位偏移 */
for (i = 0; i reloc_off;  // 函数地址 += 偏移量
relocated = true;  // 标记已完成
}
#endif
/*-------------------------------------------
* [2] 返回请求的启动函数
*-----------------------------------------*/
return boot_os[os];  // 直接索引全局数组
}

    boot_os 是个数组，这个数组里面存放着不同的系统对应的启动函数。 boot_os 也定义在文件 common/bootm_os.c 中，如下所示：

    static boot_os_fn *boot_os[] = {
[IH_OS_U_BOOT] = do_bootm_standalone,
#ifdef CONFIG_BOOTM_LINUX
[IH_OS_LINUX] = do_bootm_linux,
#endif
......
#ifdef CONFIG_BOOTM_OPENRTOS
[IH_OS_OPENRTOS] = do_bootm_openrtos,
#endif
};

    可以看出来：Linux 系统对应的启动函数： do_bootm_linux。

    通过函数 bootm_os_get_boot_func 来查找系统启动函数，参数 images->os.os 就是系统类型，根据这个系统类型来选择对应的启动函数，在 do_bootz 中设置 images.os.os= IH_OS_LINUX。

    函数返回值就是找到的系统启动函数，这里找到的 Linux 系统启动函数为 do_bootm_linux，因此 boot_fn=do_bootm_linux，后面执行 boot_fn函数的地方实际上是执行的 do_bootm_linux 函数。

    BOOTM_STATE_OS_PREP 状态

    函 数 do_bootm_states中，处理 BOOTM_STATE_OS_PREP 状态，调用boot_fn.

    /*-------------------------------------------
* [4] 执行OS相关阶段
*-----------------------------------------*/
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_CMDLINE))
ret = boot_fn(BOOTM_STATE_OS_CMDLINE, argc, argv, images);
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_BD_T))
ret = boot_fn(BOOTM_STATE_OS_BD_T, argc, argv, images);
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_PREP))
ret = boot_fn(BOOTM_STATE_OS_PREP, argc, argv, images);

    我们已经解释过， 执行 boot_fn函数的地方实际上是执行的 do_bootm_linux 函数，do_bootm_linux也是调用 boot_prep_linux 来完成具体的处理过程。

    boot_prep_linux是 Linux 内核启动前的 ​​最终准备函数​​，负责：

    • ​​设置内核启动参数​​（ATAGS 或设备树）
    • ​​初始化内核命令行​​
    • ​​处理 initrd/ramdisk 内存布局​​
    • ​​验证硬件兼容性

    boot_prep_linux 主要用于处理环境变量bootargs， bootargs 保存着传递给 Linux kernel 的参数。

    /**
* boot_prep_linux - 为Linux内核启动做最终准备
* @images: 包含所有启动信息的全局结构体
*
* 返回值: 0=成功, 非0=错误码
*/
int boot_prep_linux(bootm_headers_t *images)
{
int ret;
/*-------------------------------------------
* [1] 选择参数传递方式（ATAGS或设备树）
*-----------------------------------------*/
#ifdef CONFIG_OF_LIBFDT
if (images->ft_len) {
/* 使用设备树传递参数 */
ret = image_setup_linux(images);
if (ret)
return ret;
} else
#endif
{
/* 使用传统ATAGS方式 */
setup_start_tag(images->kbd);
if (images->initrd_start) {
setup_initrd_tag(images->kbd,
images->initrd_start,
images->initrd_end);
}
setup_commandline_tag(images->kbd,
images->cmdline_start);
setup_end_tag(images->kbd);
}
/*-------------------------------------------
* [2] 处理静默启动（Silent Boot）
*-----------------------------------------*/
#if defined(CONFIG_SILENT_CONSOLE)
if (getenv_yesno("silent") == 1) {
fixup_silent_linux();
/* 更新命令行参数 */
if (images->cmdline_start)
strcat((char *)images->cmdline_start, " quiet");
}
#endif
/*-------------------------------------------
* [3] 内存保留区同步
*-----------------------------------------*/
#ifdef CONFIG_LMB
/* 确保内核不会覆盖关键区域 */
boot_fdt_add_mem_rsv_regions(&images->lmb, images->ft_addr);
#endif
/*-------------------------------------------
* [4] 硬件兼容性检查
*-----------------------------------------*/
if (images->os.arch != IH_ARCH_DEFAULT) {
printf("Unsupported arch: %d\n", images->os.arch);
return CMD_RET_FAILURE;
}
return 0;
}

    函数 boot_selected_os

    do_bootm_states函数，调用函数 boot_selected_os 启动 Linux 内核：

    /* [4.2] 最终跳转到OS */
if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_GO))
ret = boot_selected_os(argc, argv, BOOTM_STATE_OS_GO,
images, boot_fn);

    boot_selected_os函数第 4 个参数为 Linux 系统镜像头，

    第 5 个参数就是 Linux 系统启动函数：do_bootm_linux。

    boot_selected_os 函数定义在文件common/bootm_os.c 中：

    int boot_selected_os(int argc, char * const argv[], int state,
bootm_headers_t *images, boot_os_fn *boot_fn)
{
arch_preboot_os();
480 boot_fn(state, argc, argv, images);
......
return BOOTM_ERR_RESET;
}

    调用 boot_fn 函数，也就是 do_bootm_linux 函数来启动 Linux 内核。

    do_bootm_linux函数

    经过前面的分析，我们知道了 do_bootm_linux 就是最终启动 Linux 内核的函数，负责：

    • ​​准备内核启动环境​​（参数传递、内存布局）
    • ​​执行架构相关的跳转操作​​
    • ​​处理不同启动阶段的状态标志

    do_bootm_linux函数定义在文件 arch/arm/lib/bootm.c

    /**
* do_bootm_linux - Linux内核启动主函数
* @flag:   状态标志位（BOOTM_STATE_xxx的组合）
* @argc:   参数个数（通常已处理）
* @argv:   参数数组（通常已处理）
* @images: 全局启动信息结构体
*
* 返回值: 0=成功, -1=不支持的操作
*/
int do_bootm_linux(int flag, int argc, char * const argv[],
bootm_headers_t *images)
{
/*-------------------------------------------
* [1] 过滤ARM架构不需要的状态
* - BD_T（板级信息表）和CMDLINE已在PREP阶段处理
*-----------------------------------------*/
if (flag & BOOTM_STATE_OS_BD_T || flag & BOOTM_STATE_OS_CMDLINE)
return -1;
/*-------------------------------------------
* [2] 准备阶段（BOOTM_STATE_OS_PREP）
* - 设置设备树/ATAGS参数
* - 初始化内核命令行
*-----------------------------------------*/
if (flag & BOOTM_STATE_OS_PREP) {
boot_prep_linux(images);
return 0;
}
/*-------------------------------------------
* [3] 跳转阶段（BOOTM_STATE_OS_GO/FAKE_GO）
* - FAKE_GO用于测试（不实际跳转）
* - GO执行最终跳转
*-----------------------------------------*/
if (flag & (BOOTM_STATE_OS_GO | BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO)) {
boot_jump_linux(images, flag);
return 0;
}
/*-------------------------------------------
* [4] 默认处理（未明确指定状态时）
* - 执行完整启动流程：准备+跳转
*-----------------------------------------*/
boot_prep_linux(images);
boot_jump_linux(images, flag);
return 0;
}

    在跳转阶段（BOOTM_STATE_OS_GO/FAKE_GO），调用函数 boot_jump_linux：

    boot_jump_linux是 U-Boot 启动 Linux 内核的 最终跳转函数​​，负责：

    • ​​设置内核启动参数​​（寄存器传参）
    • ​​处理环境变量覆盖​​（如 machid）
    • ​​执行架构相关的跳转操作​​
    • ​​支持模拟启动（测试模式）
    /**
* boot_jump_linux - 跳转到Linux内核的最终函数
* @images: 包含内核地址、设备树等信息的结构体
* @flag:   启动标志（含BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO等）
*/
static void boot_jump_linux(bootm_headers_t *images, int flag)
{
/*-------------------------------------------
* [1] 获取板级ID（machid）
* - 默认从gd->bd读取
* - 允许环境变量"machid"覆盖
*-----------------------------------------*/
unsigned long machid = gd->bd->bi_arch_number; // 默认板级ID
char *s = getenv("machid");
if (s) {
if (strict_strtoul(s, 16, &machid) ep;  // 强转函数指针
unsigned long r2;
if (IMAGE_ENABLE_OF_LIBFDT && images->ft_len)
r2 = (unsigned long)images->ft_addr;  // 使用设备树
else
r2 = gd->bd->bi_boot_params;        // 使用传统ATAGS
/*-------------------------------------------
* [3] 模拟启动模式（测试用）
* - 打印信息但不实际跳转
*-----------------------------------------*/
int fake = (flag & BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO);
debug("## Ready to jump: ep=0x%08lx, machid=0x%lx, r2=0x%lx\n",
(ulong)kernel_entry, machid, r2);
bootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_RUN_OS);
/*-------------------------------------------
* [4] 清理环境并跳转
* - 关闭中断/缓存（arch-specific）
* - 打印最终启动信息
*-----------------------------------------*/
announce_and_cleanup(fake);  // 显示"Starting kernel..."消息
if (!fake) {
/* 实际跳转（永不返回） */
kernel_entry(0, machid, r2);
}
}

    看见最后一行的函数 kernel_entryll了吗？调用 kernel_entry 函数进入 Linux 内核，此行将一去不复返， uboot 的使命也就完成了，它可以安息了！

    我也安息了。。。玛卡巴卡，晚安~

    posted @ 2025-07-27 09:01  yfceshi  阅读(9)  评论(0)    收藏  举报