Linux初始化：设备树与跨模态学习解析

"初始化流程-跨模态学习nlpcc2020 讲习班内容" 在Linux系统启动过程中，设备树（Device Tree）扮演着至关重要的角色，它提供了硬件配置的描述，使得内核能根据不同的硬件平台进行适配。在本文中，我们将深入探讨初始化流程中的设备树展开（unflatten）过程，特别是在X86和嵌入式平台（如ARM）上的启动流程。 设备树是一个二进制数据结构，通常存储在固件中，用于传递硬件信息给Linux内核。在X86平台，设备树常由UEFI或BIOS提供；而在嵌入式平台，如ARM，它可能由U-Boot传递。在Linux内核加载后，初始化流程中的一项关键任务就是解析这个设备树，将其转化为易于处理的树状结构。 `unflatten_device_tree`函数是这个过程的核心，它的主要工作是扫描DTB（Device Tree Blob），并将其转换成全局列表`struct device_node *of_allnodes`和树形结构。这个过程主要由`__unflatten_device_tree`函数完成，它接收DTB的指针、全局列表指针以及内存分配函数作为参数。 在扫描DTB时，`__unflatten_device_tree`函数会遍历每个设备节点（device node），计算整个设备树的大小，并一次性分配足够的内存，包括所有`struct device_node`、节点名称和`struct property`所需的空间。内存分配完成后，将清零填充，以确保数据的初始状态是干净的。在内存分配之后，还会在末尾放置一个校验值，如`0xdeadbeef`，用于检查后续处理是否导致了缓冲区溢出。 初始化阶段并不立即为每个设备节点分配内存，而是预先分配一大块内存，这有助于提高效率，避免频繁的内存分配操作。在扫描过程中，内核还会找到"/chosen"和"/aliases"节点，这两个节点分别包含了系统的配置选择和别名信息，这些信息在系统运行过程中会被广泛使用。 设备树的展开是Linux内核启动过程中的重要一环，它使得内核能够动态地发现和初始化硬件，适应各种不同的硬件平台。在X86平台，启动流程通常从GRUB引导加载器开始，接着加载内核镜像和可能的初始ramdisk（initrd）。而在嵌入式系统中，U-Boot通常负责加载内核映像和设备树，并传递给内核。无论是哪种平台，设备树都是连接固件和内核之间的桥梁，确保内核能够正确识别和驱动硬件。 在升级或编译自定义内核时，理解设备树的构造和初始化流程至关重要，因为它直接影响到内核对硬件的支持。通过`make menuconfig`配置内核选项，可以定制内核对特定硬件的支持，然后通过`make`命令编译生成内核镜像和模块。 设备树的初始化是Linux内核启动过程中的关键步骤，它使内核能够识别和配置硬件，从而确保系统的正常运行。在不同平台上，虽然启动流程可能有所不同，但设备树的作用始终如一，为硬件抽象提供了一个统一的接口。