kernel启动流程-head.S的执行_4.el2_setup
目录
- 1.前言
- 2. el2_setup
- 选择栈
- 判断当前的异常级别
- 设置EL2端模式
- 设置EL0/EL1的端模式
- VHE支持
- Hyp configuration
- access physical timer and counter
- GIC设置
- Populate ID registers
- hstr_el2清零
- EL2 debug
- Statistical profiling
- LORegions
- Stage-2 translation
- install_el2_stub
- 3. 总结
- 参考文档
1.前言
kernel版本：5.10
平台：arm64
本专题主要基于《arm64_linux head.S的执行流程》系列文章，前者是基于3.18，本专题针对的是内核5.10。主要分析head.S的执行过程。本文主要记录head.S的el2_setup执行过程。
2. el2_setup
选择栈
msr SPsel, #1
由于当前异常级别可能是EL1也可能是EL2，因此msr SPsel, #1切换到当前异常级别的SP，如果当前为EL1，则切换到SPEL1，如果当前为EL2，则切换到SPEL2
判断当前的异常级别
mrs x0, CurrentEL
cmp x0, #CurrentEL_EL2
b.eq 1f
从CurrentEL获取当前的异常级别，保存到x0中，并判断是否处于EL2, 如果处于EL2则直接跳转到1f设置EL2的端模式
设置EL2端模式
1: mov_q x0, (SCTLR_EL2_RES1 | ENDIAN_SET_EL2)
msr sctlr_el2, x0
设置EL2下为大端存储
设置EL0/EL1的端模式
mov_q x0, (SCTLR_EL1_RES1 | ENDIAN_SET_EL1)msr sctlr_el1, x0mov w0, #BOOT_CPU_MODE_EL1isbret
如果处于EL1级别，设置EL0和EL1下为大端存储，将启动时的异常级别EL1保存到w0
VHE支持
#ifdef CONFIG_ARM64_VHE/** Check for VHE being present. For the rest of the EL2 setup,* x2 being non-zero indicates that we do have VHE, and that the* kernel is intended to run at EL2.*/mrs x2, id_aa64mmfr1_el1ubfx x2, x2, #ID_AA64MMFR1_VHE_SHIFT, #4
#elsemov x2, xzr
#endif
通过读取id_aa64mmfr1_el1，存入X2, 判断CPU是支持虚拟主机扩展VHE模式，还是传统的分离Hyp模式。
vhe的全称是Virtualization Host Extension support。是armv8.1的新特性，其最终要就是支持type-2的hypervisors 这种扩展让kernel直接跑在el2上，这样可以减少host和guest之间share的寄存器，并减少overhead of virtualization 具体实现如下面的patch：https://lwn.net/Articles/650524/
Hyp configuration
/* Hyp configuration. */
mov_q x0, HCR_HOST_NVHE_FLAGS
cbz x2, set_hcr
mov_q x0, HCR_HOST_VHE_FLAGS
set_hcr:msr hcr_el2, x0isb
当寄存器x2，零表示Hyp模式；非零表示VHE模式
HCR_HOST_NVHE_FLAGS宏定义如下：
#define HCR_HOST_NVHE_FLAGS (HCR_RW | HCR_API | HCR_APK | HCR_ATA)
HCR_HOST_NVHE_FLAGS宏定义如下
#define HCR_HOST_NVHE_FLAGS (HCR_RW | HCR_API | HCR_APK | HCR_ATA)
access physical timer and counter
/** Allow Non-secure EL1 and EL0 to access physical timer and counter.* This is not necessary for VHE, since the host kernel runs in EL2,* and EL0 accesses are configured in the later stage of boot process.* Note that when HCR_EL2.E2H == 1, CNTHCTL_EL2 has the same bit layout* as CNTKCTL_EL1, and CNTKCTL_EL1 accessing instructions are redefined* to access CNTHCTL_EL2. This allows the kernel designed to run at EL1* to transparently mess with the EL0 bits via CNTKCTL_EL1 access in* EL2.*/cbnz x2, 1fmrs x0, cnthctl_el2orr x0, x0, #3 // Enable EL1 physical timersmsr cnthctl_el2, x0
1:msr cntvoff_el2, xzr // Clear virtual offset
Hyp模式, 启动计数器 ,设定Non-secure EL1 and EL0可访问物理定时器和计数器，虚拟偏移量清零;
VHE模式只需要清零偏移量
GIC设置
/* GICv3 system register access */
mrs x0, id_aa64pfr0_el1
ubfx x0, x0, #ID_AA64PFR0_GIC_SHIFT, #4
cbz x0, 3f
ID_AA64PFR0_EL1的bit24~27如果为0表示不支持GIC V3, 为1表示支持GICV3
mrs_s x0, SYS_ICC_SRE_EL2
orr x0, x0, #ICC_SRE_EL2_SRE // Set ICC_SRE_EL2.SRE==1
orr x0, x0, #ICC_SRE_EL2_ENABLE // Set ICC_SRE_EL2.Enable==1
msr_s SYS_ICC_SRE_EL2, x0
isb // Make sure SRE is now set
mrs_s x0, SYS_ICC_SRE_EL2 // Read SRE back,
tbz x0, #0, 3f // and check that it sticks
msr_s SYS_ICH_HCR_EL2, xzr // Reset ICC_HCR_EL2 to defaults
ICC_SRE_EL2_ENABLE表示Non-secure EL1 accesses to ICC_SRE_EL1 are permitted if EL3 is not present or ICC_SRE_EL3.Enable is 1, otherwise Non-secure EL1 accesses to ICC_SRE_EL1 trap to EL3
如果是GICv3，设置SYS_ICC_SRE_EL2、SYS_ICH_HCR_EL2寄存器，这两个寄存器是GICv3的CPU接口寄存器。设置完毕后需要重新读取来确认，如果设置不成功则跳转到3f
Populate ID registers
mrs x0, midr_el1
mrs x1, mpidr_el1
msr vpidr_el2, x0
msr vmpidr_el2, x1
根据物理CPU的ID寄存器和亲合属性寄存器，来设置虚拟CPU对应的寄存器
hstr_el2清零
msr hstr_el2, xzr // Disable CP15 traps to EL2
将Hypervisor系统陷入寄存器HSTR_EL2清零。一般情况下，当客户虚拟机是AArch32位，会有Thumb和协处理器方式，不希望在访问相关寄存器陷入到EL2中
EL2 debug
/* EL2 debug */ mrs x1, id_aa64dfr0_el1 sbfx x0, x1, #ID_AA64DFR0_PMUVER_SHIFT, #4 cmp x0, #1 b.lt 4f // Skip if no PMU present mrs x0, pmcr_el0 // Disable debug access traps ubfx x0, x0, #11, #5 // to EL2 and allow access to
4: csel x3, xzr, x0, lt // all PMU counters from EL1
通过id_aa64dfr0_el1寄存器的pmu version来判断是否支持pmu
如果pmu version小于1则不支持PMU，直接将x3清零；
否则表示支持pmu，则从pmcr_el0获取事件的数量赋值给x3，也就是说x3用于保存事件数量
Statistical profiling
ubfx x0, x1, #ID_AA64DFR0_PMSVER_SHIFT, #4cbz x0, 7f // Skip if SPE not presentcbnz x2, 6f // VHE?mrs_s x4, SYS_PMBIDR_EL1 // If SPE available at EL2,and x4, x4, #(1 << SYS_PMBIDR_EL1_P_SHIFT)cbnz x4, 5f // then permit sampling of physicalmov x4, #(1 << SYS_PMSCR_EL2_PCT_SHIFT | \1 << SYS_PMSCR_EL2_PA_SHIFT)msr_s SYS_PMSCR_EL2, x4 // addresses and physical counter
5:mov x1, #(MDCR_EL2_E2PB_MASK << MDCR_EL2_E2PB_SHIFT)orr x3, x3, x1 // If we don't have VHE, thenb 7f // use EL1&0 translation.
6: // For VHE, use EL2 translationorr x3, x3, #MDCR_EL2_TPMS // and disable access from EL1
7:msr mdcr_el2, x3 // Configure debug traps
判断PMS是否支持
LORegions
mrs x1, id_aa64mmfr1_el1
ubfx x0, x1, #ID_AA64MMFR1_LOR_SHIFT, 4
cbz x0, 1f
msr_s SYS_LORC_EL1, xzr
TODO
Stage-2 translation
msr vttbr_el2, xzrcbz x2, install_el2_stubmov w0, #BOOT_CPU_MODE_EL2 // This CPU booted in EL2
isb
ret
如上VHE和HYP模式将分别走不同的分支
如果是VHE模式，直接返回w0为BOOT_CPU_MODE_EL2。由于进入内核时，CPU处于EL2?，所以直接调用ret指令返回，CPU仍然是EL2
install_el2_stub是Hyp模式相关设置和返回代码
install_el2_stub
SYM_INNER_LABEL(install_el2_stub, SYM_L_LOCAL) /** When VHE is not in use, early init of EL2 and EL1 needs to be * done here.* When VHE _is_ in use, EL1 will not be used in the host and* requires no configuration, and all non-hyp-specific EL2 setup* will be done via the _EL1 system register aliases in __cpu_setup. */mov_q x0, (SCTLR_EL1_RES1 | ENDIAN_SET_EL1) msr sctlr_el1, x0 /* Coprocessor traps. */ mov x0, #0x33ffmsr cptr_el2, x0 // Disable copro. traps to EL2 /* SVE register access */mrs x1, id_aa64pfr0_el1ubfx x1, x1, #ID_AA64PFR0_SVE_SHIFT, #4 cbz x1, 7f bic x0, x0, #CPTR_EL2_TZ // Also disable SVE trapsmsr cptr_el2, x0 // Disable copro. traps to EL2 isb mov x1, #ZCR_ELx_LEN_MASK // SVE: Enable full vector msr_s SYS_ZCR_EL2, x1 // length for EL1. /* Hypervisor stub */
7: adr_l x0, __hyp_stub_vectors msr vbar_el2, x0 /* spsr */mov x0, #(PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | PSR_A_BIT | PSR_D_BIT |\ PSR_MODE_EL1h) msr spsr_el2, x0 msr elr_el2, lrmov w0, #BOOT_CPU_MODE_EL2 // This CPU booted in EL2 eret
当非VHE模式下，用于EL1和EL2的早期初始化
3. 总结
el2_setup根据当前CPU处于EL1还是EL2主要做了如下的工作：
- 设置当前异常级别的栈
- 判断当前的异常级别，并据此设置端模式；
- 如果支持VHE，设置VHE，否则设置传统HYP模式
- 启动定时器
- GIC设置
- 根据物理CPU的ID寄存器和亲合属性寄存器，来设置虚拟CPU对应的寄存器
- hstr_el2清零
- EL2 debug相关寄存器设置
参考文档
- https://blog.csdn.net/lsshao/article/details/108404486
飞腾CPU虚拟化相关代码分析（一） - http://www.wowotech.net/215.html
- https://blog.csdn.net/tiantao2012/article/details/82620014
VHE
kernel启动流程-head.S的执行_4.el2_setup相关推荐
- kernel启动流程-head.S的执行_3.preserve_boot_args
1.前言 kernel版本:5.10 平台:arm64 本专题主要基于<arm64_linux head.S的执行流程>系列文章,前者是基于3.18,本专题针对的是内核5.10.主要分析h ...
- kernel启动流程-start_kernel的执行_8.cpio initrd解包
目录 1. 前言 2. rootfs挂载 3.populate_rootfs 4.GotName的处理 参考文档 1. 前言 本专题文章承接之前<kernel启动流程_head.S的执行> ...
- [kernel 启动流程] 前篇——vmlinux.lds分析
https://blog.csdn.net/ooonebook/article/details/52690132 以下例子都以project X项目tiny210(s5pv210平台,armv7架构) ...
- 【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】30 - AP1 Android Kernel 启动流程 start_kernel 函数详细分析（一）
[SemiDrive源码分析][X9芯片启动流程]30 - AP1 Android Kernel 启动流程 start_kernel 函数详细分析(一) 一.Android Kernel 启动流程分析 ...
- I.MX6ULL_Linux_系统篇(21) kernel启动流程
链接脚本 vmlinux.lds 要分析 Linux 启动流程,同样需要先编译一下 Linux 源码,因为有很多文件是需要编译才会生成的.首先分析 Linux 内核的连接脚本文件 arch/arm/k ...
- Kernel 启动流程梳理
内核生命周期 uboot 打印完 Starting kernel . . .,就完成了自己的使命,控制权便交给了 kernel 的第一条指令,也就是下面这个函数 init/main.c asmlink ...
- uboot流程——uboot启动流程
[uboot] (第五章)uboot流程--uboot启动流程 2016年11月07日 20:12:07 阅读数:2230 以下例子都以project X项目tiny210(s5pv210平台,arm ...
- Linux Kernel系列一：开篇和Kernel启动概要
前言 近期几个月将Linux Kernel的大概研究了一下,以下须要进行深入具体的分析.主要将以S3C2440的一块开发板为硬件实体.大概包含例如以下内容: 1 bootloader分析,以uboot ...
- [uboot] （第五章）uboot流程——uboot启动流程
以下例子都以project X项目tiny210(s5pv210平台,armv7架构)为例 [uboot] uboot流程系列: [project X] tiny210(s5pv210)上电启动流程( ...
最新文章
- 【集合论】序关系 ( 偏序集元素之间的关系 | 可比 | 严格小于 | 覆盖 | 哈斯图 )
- 深入理解HTTP协议、HTTP协议原理分析
- 不愿意和别人打交道_不想麻烦别人，也不希望别人麻烦我，是什么心理？看完就明白...
- 【译】Three Security Trends Are Key to Decentralize Artificial Intelligence
- c++ 预处理命令 预定义变量用法
- BOM的window对象的属性及其方法
- React开发（106）:getFieldDecorator不能包裹太多div
- cuSPARSE库：（十四）求解稀疏三角形线性系统（solution of sparse triangular linear systems）
- Hyper-V动态扩展或差异磁盘体积缩小技巧
- CPU 架构 —— ARM 架构
- 联通沃云服务器型号,云服务器
- Thinking in Java读书笔记
- 背景渐变/字体颜色渐变（可应用于银行卡背景框）
- laravel8+ 微信小程序生成二维码
- Win11磁盘被写保护怎么解除？
- ZPanel-开源免费的虚拟主机在线管理系统
- 借助小程序云开发实现小程序的登陆注册功能
- 实现太阳系行星公转动画实例（CSS+HTML5 源码）
- spring AOP中 aop:advisor 与 aop:aspect 的区别
- 等保三级认证备案证明是哪个机构颁发？一般要多久？