详细介绍linux内核的machine_kexec函数，对源代码解析

1. 简介

在 Linux 内核中，`machine_kexec` 函数是用于实现内核重启（kexec）的重要函数之一，它的作用是在内核运行时，将当前内核的控制权交给新的内核，实现无需重新启动硬件的内核切换。在系统更新或调试时，使用 `machine_kexec` 可以提高操作效率，避免因重启操作导致的系统停机时间和数据丢失。

2. 源代码解析

2.1 函数原型

void (*machine_kexec)(struct kimage *image);

2.2 函数实现

`machine_kexec` 函数的实现由各个架构的内核开发人员完成，具体实现方式因架构而异。例如，在 x86 架构的内核中，`machine_kexec` 函数的实现位于 `arch/x86/kernel/machine_kexec.c` 文件中。

在该文件中，`machine_kexec` 函数的实现主要包含以下几个步骤：

1. 获取新内核的起始地址和大小，检查内核是否有效。

void machine_kexec(struct kimage *image)
{
    unsigned long start = image->start;
    unsigned long size = image->size;

    /* Sanity check */
    if (!start || !size || start + size > kexec_crash_image->top_down) {
        printk(KERN_ERR "Kexec: Bad image: start=0x%lx, size=0x%lx, "
                "top_down=0x%lx\n", start, size, kexec_crash_image->top_down);
        return;
    }

2. 保存当前内核的状态，并关闭硬件中断。

    /* Disable hardware interrupts */
    local_irq_disable();

    /* Save the state of the current kernel */
    machine_kexec_prepare(image);

3. 将新内核的代码复制到内核的启动地址，并将控制权交给新内核。

    /* Copy the new kernel image */
    machine_kexec_copy(newstack, start, size);

    /* Jump to the new kernel */
    machine_kexec_jump(newstack, image);
}

4. 切换内核。

在 `machine_kexec_jump` 函数中，使用汇编语言实现了实际的内核切换。具体来说，该函数将新内核的起始地址作为参数传递给 `__kernel_entry` 函数（该函数是新内核的入口函数），并使用 `jmp` 指令跳转到该函数，从而实现内核切换。此外，该函数还将一些寄存器的值保存到新的内核堆栈中，以便新内核在启动时可以正确地初始化寄存器。

static void machine_kexec_jump(void *stack, struct kimage *image)
{
    struct pt_regs *regs = (struct pt_regs *)stack;
    void *entry = __kernel_entry;

    /* Set up the registers for the new kernel */
    machine_kexec_setup_regs(regs, image);

    /* Jump to the new kernel */
    asm volatile (
        "movl %0, %%eax\n\t"
        "movl %1, %%esp\n\t"
        "jmp *%%eax\n\t"
        : : "m"(entry), "m"(regs) : "eax");
}

3. 总结

`machine_kexec` 函数是 Linux 内核中实现内核重启的关键函数之一，它通过将当前内核的控制权交给新内核，实现无需重新启动硬件的内核切换。具体实现方式因架构而异，但通常包括获取新内核的起始地址和大小、保存当前内核的状态、将新内核的代码复制到内核的启动地址、将控制权交给新内核等步骤。