我眼中的Linux设备树(六 memory&chosen节点)

六 memory&chosen节点

根节点那一节我们说过，最简单的设备树也必须包含cpus节点和memory节点。memory节点用来描述硬件内存布局的。如果有多块内存，既可以通过多个memory节点表示，也可以通过一个memory节点的reg属性的多个元素支持。举一个例子，假如某个64位的系统有两块内存，分别是

• RAM: 起始地址 0x0, 长度 0x80000000 (2GB)
• RAM: 起始地址 0x100000000, 长度 0x100000000 (4GB)

对于64位的系统，根节点的#address-cells属性和#size-cells属性都设置成2。一个memory节点的形式如下(还记得前几节说过节点地址必须和reg属性第一个地址相同的事情吧)：
    memory@0 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x000000000 0x00000000 0x00000000 0x80000000
               0x000000001 0x00000000 0x00000001 0x00000000>;
    };

两个memory节点的形式如下：
    memory@0 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x000000000 0x00000000 0x00000000 0x80000000>;
    };
    memory@100000000 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x000000001 0x00000000 0x00000001 0x00000000>;
    };

chosen节点也位于根节点下，该节点用来给内核传递参数（不代表实际硬件）。对于Linux内核，该节点下最有用的属性是bootargs，该属性的类型是字符串，用来向Linux内核传递cmdline。规范中还定义了stdout-path和stdin-path两个可选的、字符串类型的属性，这两个属性的目的是用来指定标准输入输出设备的，在linux中，这两个属性基本不用。

memory和chosen节点在内核初始化的代码都位于start_kernel()->setup_arch()->setup_machine_fdt()->early_init_dt_scan_nodes()函数中（位于drivers/of/fdt.c），复制代码如下(本节所有代码都来自官方内核4.4-rc7版本)：

1078 void __init early_init_dt_scan_nodes(void)
1079 {      
1080     /* Retrieve various information from the /chosen node */
1081     of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_chosen, boot_command_line);
1082
1083     /* Initialize {size,address}-cells info */
1084     of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_root, NULL);
1085
1086     /* Setup memory, calling early_init_dt_add_memory_arch */
1087     of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_memory, NULL);
1088 }

of_scan_flat_dt函数扫描整个设备树，实际的动作是在回调函数中完成的。第1081行是对chosen节点操作，该行代码的作用是将节点下的bootargs属性的字符串拷贝到boot_command_line指向的内存中。boot_command_line是内核的一个全局变量，在内核的多处都会用到。第1084行是根据根节点的#address-cells属性和#size-cells属性初始化全局变量dt_root_size_cells和dt_root_addr_cells，还记得前边说过如果没有设置属性的话就用默认值，这些都在early_init_dt_scan_root函数中实现。第1087行是对内存进行初始化，复制early_init_dt_scan_memory部分代码如下：

 893 /**
 894  * early_init_dt_scan_memory - Look for an parse memory nodes
 895  */
 896 int __init early_init_dt_scan_memory(unsigned long node, const char *uname,
 897                      int depth, void *data)
 898 {
 899     const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
 900     const __be32 *reg, *endp;
 901     int l;
 902
 903     /* We are scanning "memory" nodes only */
 904     if (type == NULL) {
 905         /*
 906          * The longtrail doesn't have a device_type on the
 907          * /memory node, so look for the node called /memory@0.
 908          */
 909         if (!IS_ENABLED(CONFIG_PPC32) || depth != 1 || strcmp(uname, "memory@0") != 0)
 910             return 0;
 911     } else if (strcmp(type, "memory") != 0)
 912         return 0;
 913
 914     reg = of_get_flat_dt_prop(node, "linux,usable-memory", &l);
 915     if (reg == NULL)
 916         reg = of_get_flat_dt_prop(node, "reg", &l);
 917     if (reg == NULL)
 918         return 0;
 919
 920     endp = reg + (l / sizeof(__be32));
 921
 922     pr_debug("memory scan node %s, reg size %d,\n", uname, l);
 923
 924     while ((endp - reg) >= (dt_root_addr_cells + dt_root_size_cells)) {
 925         u64 base, size;
 926
 927         base = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, &reg);
 928         size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, &reg);
 929
 930         if (size == 0)
 931             continue;
 932         pr_debug(" - %llx ,  %llx\n", (unsigned long long)base,
 933             (unsigned long long)size);
 934
 935         early_init_dt_add_memory_arch(base, size);
 936     }
 937
 938     return 0;
 939 }

第914行可以看出linux内核不仅支持reg属性，也支持linux,usable-memory属性。对于dt_root_addr_cells和dt_root_size_cells的使用也能看出根节点的#address-cells属性和#size-cells属性都是用来描述内存地址和大小的。得到每块内存的起始地址和大小后，在第935行调用early_init_dt_add_memory_arch函数，复制代码如下：
 
 983 void __init __weak early_init_dt_add_memory_arch(u64 base, u64 size)
 984 {
 985     const u64 phys_offset = __pa(PAGE_OFFSET);
 986
 987     if (!PAGE_ALIGNED(base)) {
 988         if (size < PAGE_SIZE - (base & ~PAGE_MASK)) {
 989             pr_warn("Ignoring memory block 0x%llx - 0x%llx\n",
 990                 base, base + size);
 991             return;
 992         }
 993         size -= PAGE_SIZE - (base & ~PAGE_MASK);
 994         base = PAGE_ALIGN(base);
 995     }
 996     size &= PAGE_MASK;
 997
 998     if (base > MAX_MEMBLOCK_ADDR) {
 999         pr_warning("Ignoring memory block 0x%llx - 0x%llx\n",
1000                 base, base + size);
1001         return;
1002     }
1003
1004     if (base + size - 1 > MAX_MEMBLOCK_ADDR) {
1005         pr_warning("Ignoring memory range 0x%llx - 0x%llx\n",
1006                 ((u64)MAX_MEMBLOCK_ADDR) + 1, base + size);
1007         size = MAX_MEMBLOCK_ADDR - base + 1;
1008     }
1009
1010     if (base + size < phys_offset) {
1011         pr_warning("Ignoring memory block 0x%llx - 0x%llx\n",
1012                base, base + size);
1013         return;
1014     }
1015     if (base < phys_offset) {
1016         pr_warning("Ignoring memory range 0x%llx - 0x%llx\n",
1015     if (base < phys_offset) {
1016         pr_warning("Ignoring memory range 0x%llx - 0x%llx\n",
1017                base, phys_offset);
1018         size -= phys_offset - base;
1019         base = phys_offset;
1020     }
1021     memblock_add(base, size);
1022 }

从以上代码可以看出内核对地址和大小做了一系列判断后，最后调用memblock_add将内存块加入内核。