Linux启动之__vet_atags
本文基于： linux-4.19 + ARMv7
介绍Linux启动之__vet_atags函数分析。
head.S启动代码：
ENTRY(stext)
ARM_BE8(setend be ) @ ensure we are in BE8 mode
THUMB( badr r9, 1f ) @ Kernel is always entered in ARM.
THUMB( bx r9 ) @ If this is a Thumb-2 kernel,
THUMB( .thumb ) @ switch to Thumb now.
THUMB(1: )
#ifdef CONFIG_ARM_VIRT_EXT
bl __hyp_stub_install
#endif
@ ensure svc mode and all interrupts masked
safe_svcmode_maskall r9
mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ get processor id
bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid
......
/*
* r1 = machine no, r2 = atags or dtb,
* r8 = phys_offset, r9 = cpuid, r10 = procinfo
*/
bl __vet_atags
__vet_atags代码实现位于head-common.S文件：
/* Determine validity of the r2 atags pointer. The heuristic requires
* that the pointer be aligned, in the first 16k of physical RAM and
* that the ATAG_CORE marker is first and present. If CONFIG_OF_FLATTREE
* is selected, then it will also accept a dtb pointer. Future revisions
* of this function may be more lenient with the physical address and
* may also be able to move the ATAGS block if necessary.
*
* Returns:
* r2 either valid atags pointer, valid dtb pointer, or zero
* r5, r6 corrupted
*/
__vet_atags:
tst r2, #0x3 @ aligned?
bne 1f
ldr r5, [r2, #0]
#ifdef CONFIG_OF_FLATTREE
ldr r6, =OF_DT_MAGIC @ is it a DTB?
cmp r5, r6
beq 2f
#endif
cmp r5, #ATAG_CORE_SIZE @ is first tag ATAG_CORE?
cmpne r5, #ATAG_CORE_SIZE_EMPTY
bne 1f
ldr r5, [r2, #4]
ldr r6, =ATAG_CORE
cmp r5, r6
bne 1f
2: ret lr @ atag/dtb pointer is ok
1: mov r2, #0
ret lr
ENDPROC(__vet_atags)
- 核心功能概述
__vet_atags函数用于验证启动时传入的r2寄存器值是否符合 ATAGS（ARM Tagged List）或 DTB（Device Tree Blob）的合法性要求，确保内核能正确解析硬件参数。若验证失败，r2会被清零。
- 验证条件分解
(1) 对齐检查（Alignment Check）
tst r2, #0x3 @ 检查r2是否4字节对齐
bne 1f @ 若未对齐，跳转到标签1（返回r2=0）
- 意义：ATAGS/DTB的起始地址必须按4字节对齐，否则视为非法。
(2) DTB合法性检查
#ifdef CONFIG_OF_FLATTREE @ 若启用设备树（DTB）支持
ldr r6, =OF_DT_MAGIC @ 加载DTB魔数（0xd00dfeed）
cmp r5, r6 @ 比较r5（r2[0]）与DTB魔数
beq 2f @ 相等则跳转到标签2（返回有效r2）
#endif
- 逻辑：若内核配置了设备树支持（
CONFIG_OF_FLATTREE），则检查r2[0]是否为DTB魔数0xd00dfeed。
(3) ATAGS合法性检查
cmp r5, #ATAG_CORE_SIZE @ 检查r2[0]是否为ATAG_CORE_SIZE（5） | #define ATAG_CORE_SIZE ((2*4 + 3*4) >> 2)
cmpne r5, #ATAG_CORE_SIZE_EMPTY @ 或ATAG_CORE_SIZE_EMPTY（2）| #define ATAG_CORE_SIZE_EMPTY ((2*4) >> 2)
bne 1f @ 若不匹配，跳转到标签1（返回r2=0）
ldr r5, [r2, #4] @ 加载r2[1]（ATAG_CORE标记）
ldr r6, =ATAG_CORE @ 加载标准ATAG_CORE值（0x54410001）| #define ATAG_CORE 0x54410001
cmp r5, r6 @ 比较标记是否合法
bne 1f @ 不匹配则返回r2=0
- ATAG_CORE规范：
r2[0]必须为ATAG_CORE_SIZE（5）或ATAG_CORE_SIZE_EMPTY（2）。r2[1]必须为ATAG_CORE标记（0x54410001）。
(4) 返回结果
- 标签2（有效）：直接返回，保留
r2原始值。 - 标签1（无效）：将
r2清零后返回。
- 技术背景与设计意图
- 物理地址限制：
- 注释提到ATAGS需位于 物理RAM前16KB，但代码未显式检查（可能由调用方保证）。
- 兼容性设计：
- 同时支持传统ATAGS和现代DTB，适应不同启动协议（如U-Boot传递DTB时无需ATAGS）。
- 安全性扩展：
- 未来可能放宽物理地址限制或动态调整ATAGS位置（当前版本仅静态验证）。
- 代码流程图解
+----------------+
| 输入: r2 |
+----------------+
|
v
+----------------+
| 对齐检查(r2&3) |-- 未对齐 --> 清零r2并返回
+----------------+
|
v
+-------------------------------+
| 读取r2[0]到r5 |
+-------------------------------+
|
v
+-------------------------------+
| 检查是否为DTB魔数? |-- 是 --> 返回有效r2
+-------------------------------+
|
v
+-------------------------------+
| 检查r2[0]是否为ATAG_CORE_SIZE |-- 否 --> 清零r2并返回
+-------------------------------+
|
v
+-------------------------------+
| 检查r2[1]是否为ATAG_CORE标记 |-- 否 --> 清零r2并返回
+-------------------------------+
|
v
+----------------+
| 返回有效r2 |
+----------------+
- 应用场景与影响
- 启动阶段：在Linux内核启动初期（
start_kernel之前），用于校验Bootloader传递的参数合法性。 - 错误处理：若校验失败，内核可能拒绝启动或回退到默认硬件配置。
- 硬件兼容：确保不同厂商的Bootloader（如U-Boot、RedBoot）遵循ARM启动协议。
总结
__vet_atags 是ARM Linux启动流程中的关键验证环节，通过严格的指针检查保障内核稳定启动。其设计平衡了传统ATAGS与现代DTB的兼容性，同时为未来安全性和灵活性扩展预留空间。