前言

看這篇文章，你必備的一些前置知識有如下

1、ATF啟動流程 2、PSCI電源管理的概念 3、設備樹

如果沒有，想要我發布什么方面的內容？記得點贊、分享、評論三連。哈哈哈

昨天有個朋友在問多核啟動，于是今天就整理一篇多核啟動的文章，內容大多數參考與網上前輩們的優秀博客，感激。

1、SMP是什么？

SMP 英文為Symmetric Multi-Processing ，是對稱多處理結構的簡稱，是指在一個計算機上匯集了一組處理器（多CPU），各CPU之間共享內存子系統以及總線結構，一個服務器系統可以同時運行多個處理器，并共享內存和其他的主機資源。

CMP 英文為Chip multiprocessors，指的是單芯片多處理器，也指多核心。其思想是將大規模并行處理器中的SMP集成到同一芯片內，各個處理器并行執行不同的進程。

（1）CPU數：獨立的中央處理單元，體現在主板上就是有多少個CPU槽位

（2）CPU核心數（CPU cores）：在每一個CPU上，都可能有多核（core）,每個核中都有獨立的ALU，FPU，Cache等組件，可以理解為CPU的物理核數。（我們常說4核8線程中的核），指物理上存在的物體。

（3）CPU線程數（processor邏輯核）：一種邏輯上的概念，并非真實存在的物體，只是為了更好地描述CPU的運作能力。簡單地說，就是模擬出的CPU核心數。

不過在這里我們這里指的是多個單核CPU組合到一起，每個核都有自己的一套寄存器。

一個系統存在多個CPU，成本會更高和管理也更困難。多核算是輕量級的SMP，物理上多核CPU還是封裝成一個CPU，但是在CPU內部具有多個CPU的核心部件，可以同時運行多個線程/進程。但是需要CPU核心之間要共享資源，比如緩存。

對程序員來說，它們之間的區別很小，大多數情況可以不做區分。我們在嵌入式開發中，大部分都是用的多核CPU。

這里我們就把這個SMP啟動轉換成多核CPU啟動。

2、啟動方式

程序為何可以在多個cpu上并發執行：他們有各自獨立的一套寄存器，如：程序計數器pc,棧指針寄存器sp,通用寄存器等，可以獨自 取指、譯碼、執行，當然內存和外設資源是共享的，多核環境下當訪問臨界區 資源一般 自旋鎖來防止競態發生。

soc啟動的一般會從片內的rom， 也叫bootrom開始執行第一條指令，這個地址是系統默認的啟動地址，會在bootrom中由芯片廠家固化一段啟動代碼來加載啟動bootloader到片內的sram,啟動完成后的bootloader除了做一些硬件初始化之外做的最重要的事情是初始化ddr,因為sram的空間比較小所以需要初始化擁有大內存 ddr,最后會從網絡/usb下載 或從存儲設備分區上加載內核到ddr某個地址，為內核傳遞參數之后，然后bootloader就完成了它的使命，跳轉到內核，就進入了操作系統內核的世界。

bootloader將系統的控制權交給內核之后，他首先會進行處理器架構相關初始化部分，如設置異常向量表，初始化mmu（之后內核就從物理地址空間進入了虛擬地址空間的世界，一切是那么的虛無縹緲，又是那么的恰到好處）等等，然后會清bss段，設置sp之后跳轉到C語言部分進行更加復雜通用的初始化，其中會進行內存方面的初始化，調度器初始化，文件系統等內核基礎組件 初始化工作，隨后會進行關鍵的從處理器的引導過程，然后是各種實質性的設備驅動的初始化，最后 創建系統的第一個用戶進程init后進入用戶空間執行用戶進程宣誓內核初始化完成，可以進程正常的調度執行。

系統初始化階段大多數都是主處理器做初始化工作，所有不用考慮處理器并發情況，一旦從處理器被bingup起來，調度器和各自的運行隊列準備就緒，多個任務就會均衡到各個處理器，開始了并發的世界，一切是那么的神奇。

soc在啟動階段除了一些特殊情況外（如為了加快啟動速度，在bl2階段通過并行加載方式同時加載bl31、bl32和bl33鏡像），一般都沒有并行化需求。因此只需要一個cpu執行啟動流程即可，這個cpu被稱為primary cpu，而其它的cpu則統一被稱為secondary cpu。為了防止secondary cpu在啟動階段的執行，它們在啟動時必須要被設置為一個特定的狀態。（有時候為了增加啟動速度，必須對時間敏感的設備，就可能啟動的時候整個從核并行跑一些任務）

當primary cpu完成操作系統初始化，調度系統開始工作后，就可以通過一定的機制啟動secondary cpu。顯然secondary cpu不再需要執行啟動流程代碼，而只需直接跳轉到內核中執行即可。

主流程啟動初始化一般來說都是主核在干的，當系統完成了初始化后就開始啟動從核。 這就像在啟動的大門，只有主核讓你過了，其他的先在門外等著。當cpu0啟動到kernel后，就會去門口，把它們的門禁卡給它們，卡上就寫的它們的目的地班級是哪里。如果沒有這個門禁卡的cpu，說明地址為0，就繼續在原地等著。

故其啟動的關鍵是如何將內核入口地址告知secondary cpu，以使其能跳轉到正確的執行位置。

aarch64架構實現了兩種不同的啟動方式，spin-table和psci。

其中spin-table方式非常簡單，但其只能被用于secondary cpu啟動，功能比較單一。

隨著aarch64架構電源管理需求的增加（如cpu熱插拔、cpu idle等），arm設計了一套標準的電源管理接口協議psci。該協議可以支持所有cpu相關的電源管理接口，而且由于電源相關操作是系統的關鍵功能，為了防止其被攻擊，該協議將底層相關的實現都放到了secure空間，從而可提高系統的安全性。

2.1 spin-table

spin-table啟動流程的示意圖如下：

在這里插入圖片描述

芯片上電后primary cpu開始執行啟動流程，而secondary cpu則將自身設置為WFE睡眠狀態，并且為內核準備了一塊內存，用于填寫secondary cpu的入口地址。

uboot負責將這塊內存的地址寫入devicetree中，當內核初始化完成，需要啟動secondary cpu時，就將其內核入口地址寫到那塊內存中，然后喚醒cpu。

secondary cpu被喚醒后，檢查該內存的內容，確認內核已經向其寫入了啟動地址，就跳轉到該地址執行啟動流程。

2.1.1 secondary cpu初始化狀態設置

uboot啟動時，secondary cpu會通過以下流程進入wfe狀態（arch/arm/cpu/armv8/start.S）：

#ifdefined(CONFIG_ARMV8_SPIN_TABLE)&&!defined(CONFIG_SPL_BUILD)
branch_if_masterx0,x1,master_cpu（1）
bspin_table_secondary_jump（2）
…
master_cpu:（3）
bl_main

（1）若當前cpu為primary cpu，則跳轉到step 3，繼續執行啟動流程。其中cpu id是通過mpidr區分的，而啟動流程中哪個cpu作為primary cpu可以任意指定。當指定完成后，此處就可以根據其身份確定相應的執行流程

（2）若當前cpu為slave cpu，則執行spin流程。它是由spin_table_secondary_jump函數實現的（arch/arm/cpu/armv8/start.S）。以下為其代碼實現：

ENTRY(spin_table_secondary_jump)
.globlspin_table_reserve_begin
spin_table_reserve_begin:
0:wfe（1）
ldrx0,spin_table_cpu_release_addr（2）
cbzx0,0b（3）
brx0（4）
.globlspin_table_cpu_release_addr（5）
.align3
spin_table_cpu_release_addr:
.quad0
.globlspin_table_reserve_end
spin_table_reserve_end:
ENDPROC(spin_table_secondary_jump)

（1）secondary cpu當前沒有事情要做，因此執行wfe指令進入睡眠模式，以降低功耗

（2）spin_table_cpu_release_addr將由uboot傳遞給內核，根據step 5的定義可知，其長度為8個字節，在64位系統中正好可以保存一個指針。而它的內容在啟動時會被初始化為0，當內核初始化完成后，在啟動secondary cpu之前，會在uboot中將其入口地址寫到該位置，并喚醒它

（3）當secondary cpu從wfe狀態喚醒后，會校驗內核是否在spin_table_cpu_release_addr處填寫了它的啟動入口。若未填寫，則其會繼續進入wfe狀態

（4）若內核填入了啟動地址，則其直接跳轉到該地址開始執行內核初始化流程

2.1.2 spin_table_cpu_release_addr的傳遞

由于在armv8架構下，uboot只能通過devicetree向內核傳遞參數信息，因此當其開啟了CONFIG_ARMV8_SPIN_TABLE配置選項后，就需要在適當的時候將該值寫入devicetree中。

我們知道uboot一般通過bootm命令啟動操作系統（aarch64支持的booti命令，其底層實現與bootm相同），因此在bootm中會執行一系列啟動前的準備工作，其中就包括將spin-table地寫入devicetree的工作。以下其執行流程圖：

在這里插入圖片描述

spin_table_update_dt的代碼實現如下：

intspin_table_update_dt(void*fdt)
{
…
unsignedlongrsv_addr=(unsignedlong)&spin_table_reserve_begin;
unsignedlongrsv_size=&spin_table_reserve_end-
&spin_table_reserve_begin;（1）

cpus_offset=fdt_path_offset(fdt,"/cpus");（2）
if(cpus_offset=0;
offset=fdt_next_subnode(fdt,offset)){
prop=fdt_getprop(fdt,offset,"device_type",NULL);
if(!prop||strcmp(prop,"cpu"))
continue;
prop=fdt_getprop(fdt,offset,"enable-method",NULL);（3）
if(!prop||strcmp(prop,"spin-table"))
return0;
}

for(offset=fdt_first_subnode(fdt,cpus_offset);
offset>=0;
offset=fdt_next_subnode(fdt,offset)){
prop=fdt_getprop(fdt,offset,"device_type",NULL);
if(!prop||strcmp(prop,"cpu"))
continue;

ret=fdt_setprop_u64(fdt,offset,"cpu-release-addr",
(unsignedlong)&spin_table_cpu_release_addr);（4）
if(ret)
return-ENOSPC;
}

ret=fdt_add_mem_rsv(fdt,rsv_addr,rsv_size);（5）
…
}

（1）獲取其起始地址和長度

（2）從devicetree中獲取cpus節點

（3）遍歷該節點的所有cpu子節點，并校驗其enable-method是否為spin-table。若不是所有cpu的都該類型，則不設置

（4）若所有cpu的enable-method都為spin-table，則將該參數設置到cpu-release-addr屬性中

（5）由于這段地址有特殊用途，內核的內存管理系統不能將其分配給其它模塊。因此，需要將其添加到保留內存中

2.1.3 啟動secondary cpu

內核在啟動secondary cpu之前當然需要為其準備好執行環境，因為內核中cpu最終都將由調度器管理，故此時調度子系統應該要初始化完成。

同時cpu啟動完成轉交給調度器之前，并沒有實際的業務進程，而我們知道內核中cpu在空閑時會執行idle進程。因此，在其啟動之前需要為每個cpu初始化一個idle進程。

另外，由于將一個cpu通過熱插拔方式移除后，再次啟動該cpu的流程，與secondary cpu的啟動流程是相同的，因此內核復用了cpu hotplug框架用于啟動secondary cpu。

而內核為每個cpu都分配了一個獨立的hotplug線程，用于執行本cpu相關的熱插拔流程。為此，內核通過以下流程執行secondary cpu啟動操作：

在這里插入圖片描述

idle進程初始化

以下代碼為每個非boot cpu分配一個idle進程

void__initidle_threads_init(void)
{
…
boot_cpu=smp_processor_id();
for_each_possible_cpu(cpu){（1）
if(cpu!=boot_cpu)
idle_init(cpu);（2）
}
}

（1）遍歷系統中所有的possible cpu

（2）若該cpu為secondary cpu，則為其初始化一個idle進程

hotplug線程初始化

以下代碼為每個cpu初始化一個hotplug線程

void__initcpuhp_threads_init(void)
{
BUG_ON(smpboot_register_percpu_thread(&cpuhp_threads));
kthread_unpark(this_cpu_read(cpuhp_state.thread));
}

其中線程的描述結構體定義如下：

staticstructsmp_hotplug_threadcpuhp_threads={
.store=&cpuhp_state.thread,（1）
.create=&cpuhp_create,（2）
.thread_should_run=cpuhp_should_run,（3）
.thread_fn=cpuhp_thread_fun,（4）
.thread_comm="cpuhp/%u",（5）
.selfparking=true,（6）
}

（1）用于保存cpu上的task struct指針

（2）線程創建時調用的回調

（3）該回調用于獲取線程是否需要退出標志

（4）cpu hotplug主函數，執行實際的hotplug操作

（5）該線程的線程名

（6）用于設置線程創建完成后，是否將其設置為park狀態

hotplug回調線程喚醒

內核使用以下流程喚醒特定cpu的hotplug線程，用于執行實際的cpu啟動流程：

在這里插入圖片描述

由于cpu啟動時需要與一系列模塊交互以執行相應的準備工作，為此內核為其定義了一組hotplug狀態，用于表示cpu在啟動或關閉時分別需要執行的流程。以下為個階段狀態定義示例（由于該數組較長，故只截了一小段）：

staticstructcpuhp_stepcpuhp_hp_states[]={
[CPUHP_OFFLINE]={
.name="offline",
.startup.single=NULL,
.teardown.single=NULL,
},
…
[CPUHP_BRINGUP_CPU]={
.name="cpu:bringup",
.startup.single=bringup_cpu,
.teardown.single=finish_cpu,
.cant_stop=true,
}
…
[CPUHP_ONLINE]={
.name="online",
.startup.single=NULL,
.teardown.single=NULL,
},
}

以上每個階段都可包含startup.single和teardown.single兩個回調函數，分別表示cpu啟動和關閉時需要執行的流程。其中在cpu啟動時，將會從CPUHP_OFFLINE狀態開始，依次執行各個階段的startup.single回調函數。其中CPUHP_BRINGUP_CPU及之前的階段都在secondary cpu啟動之前執行。

而CPUHP_BRINGUP_CPU階段的回調函數bringup_cpu，會實際觸發secondary cpu的啟動流程。它將通過cpu_ops接口調用spin-table函數，啟動secondary cpu，并等待其啟動完成。

當secondary cpu啟動完成后，將喚醒hotplug線程，其將繼續執行CPUHP_BRINGUP_CPU之后階段相關的回調函數。

cpu操作函數

cpu_ops函數由bringup_cpu調用，以觸發secondary cpu啟動。它是根據設備樹中解析出的enable-method屬性確定的。

int__initinit_cpu_ops(intcpu)
{
constchar*enable_method=cpu_read_enable_method(cpu);（1）
…
cpu_ops[cpu]=cpu_get_ops(enable_method);（2）
…
}

（1）獲取該cpu enable-method屬性的值

（2）根據其enable-method獲取其對應的cpu_ops回調

其中spin-table啟動方式的回調如下：

conststructcpu_operationssmp_spin_table_ops={
.name="spin-table",
.cpu_init=smp_spin_table_cpu_init,
.cpu_prepare=smp_spin_table_cpu_prepare,
.cpu_boot=smp_spin_table_cpu_boot,
}

觸發secondary cpu啟動

以上流程都準備完成后，觸發secondary cpu啟動就非常簡單了。只需調用其cpu_ops回調函數，向其對應的spin_table_cpu_release_addr位置寫入secondary cpu入口地址即可。以下為其調用流程：

在這里插入圖片描述

其中smp_spin_table_cpu_boot的實現如下：

staticintsmp_spin_table_cpu_boot(unsignedintcpu)
{
write_pen_release(cpu_logical_map(cpu));（1）
sev();（2）

return0;
}

（1）向給定地址寫入內核entry

（2）通過sev指令喚醒secondary cpu啟動

此后，該線程將等待cpu啟動完成，并在完成后將其設置為online狀態

secondary cpu執行流程

aarch64架構secondary cpu的內核入口函數為secondary_entry（arch/arm64/kernel/head.S），以下為其執行主流程：

在這里插入圖片描述

由于其底層相關初始化流程與primary cpu類似，因此此處不再介紹。我們這里主要看一下它是如何通過secondary_start_kernel啟動idle線程的：

asmlinkagenotracevoidsecondary_start_kernel(void)
{
structmm_struct*mm=&init_mm;
…
current->active_mm=mm;（1）

cpu_uninstall_idmap();（2）
…
ops=get_cpu_ops(cpu);
if(ops->cpu_postboot)
ops->cpu_postboot();（3）
…
set_cpu_online(cpu,true);（4）
complete(&cpu_running);（5）
…
cpu_startup_entry(CPUHP_AP_ONLINE_IDLE);（6）
}

（1）由于內核線程并沒有用于地址空間，因此其active_mm通常指向上一個用戶進程的地址空間。而cpu初始化時，由于之前并沒有運行過用戶進程，因此將其初始化為init_mm

（2）idmap地址映射僅僅是用于mmu使能時地址空間的平滑切換，在mmu使能完成后已經沒有作用。更進一步，由于idmap頁表所使用的ttbr0_elx頁表基地址寄存器，正常情況下是用于用戶空間頁表的，在調度器接管該cpu之前也必須要將其歸還給用戶空間

（3）執行cpu_postboot回調

（4）由secondary cpu已經啟動成功，故將其設置為online狀態

（5）喚醒cpu hotplug線程

（6）讓cpu執行idle線程，其代碼實現如下：

voidcpu_startup_entry(enumcpuhp_statestate)
{
arch_cpu_idle_prepare();
cpuhp_online_idle(state);
while(1)
do_idle();
}

至此，cpu已經啟動完成，并開始執行idle線程了。最后當然是要通知調度器，將該cpu的管理權限移交給調度器了。它是通過cpu hotplug的以下回調實現的：

staticstructcpuhp_stepcpuhp_hp_states[]={
…
[CPUHP_AP_SCHED_STARTING]={
.name="sched:starting",
.startup.single=sched_cpu_starting,
.teardown.single=sched_cpu_dying,
}
…
}

以下為該函數的實現：

intsched_cpu_starting(unsignedintcpu)
{
…
sched_rq_cpu_starting(cpu);（1）
sched_tick_start(cpu);（2）
…
}

（1）用于初始化負載均衡相關參數，此后該cpu就可以在其后的負載均衡流程中拉取進程

（2）tick時鐘是內核調度器的脈搏，啟動了該時鐘之后，cpu就會在時鐘中斷中執行調度操作，從而讓cpu參與到系統的調度流程中

到這里我們就知道了spin-table這個流程。不得不說前輩對這個邏輯理解很清楚，這個內容的參考鏈接在文末，歡迎大家點擊原文鏈接點贊。

小結

整個圖來看看

在這里插入圖片描述

最后這里補充一下一個使用自旋表作為啟動方式的平臺設備樹cpu節點：

arch/arm64/boot/dts/xxx.dtsi:

cpu@0{
device_type="cpu";
compatible="arm,armv8";
reg=<0x0?0x000>;
enable-method="spin-table";
cpu-release-addr=<0x1?0x0000fff8>;
};

spin-table方式的多核啟動方式，顧名思義在于自旋，主處理器和從處理器上電都會啟動，主處理器執行uboot暢通無阻，從處理器在spin_table_secondary_jump處wfe睡眠，主處理器通過修改設備樹的cpu節點的cpu-release-addr屬性為spin_table_cpu_release_addr，這是從處理器的釋放地址所在的地方。

主處理器進入內核后，會通過smp_prepare_cpus函數調用spin-table 對應的cpu操作集的cpu_prepare方法從而在smp_spin_table_cpu_prepare函數中設置從處理器的釋放地址為secondary_holding_pen這個內核函數，然后通過sev指令喚醒從處理器，從處理器繼續從secondary_holding_pen開始執行（從處理器來到了內核的世界），發現secondary_holding_pen_release不是自己的處理編號，然后通過wfe繼續睡眠。

當主處理器完成了大多數的內核組件的初始化之后，調用smp_init來來開始真正的啟動從處理器，最終調用spin-table 對應的cpu操作集的cpu_boot方法從而在smp_spin_table_cpu_boot將需要啟動的處理器的編號寫入secondary_holding_pen_release中，然后再次sev指令喚醒從處理器，從處理器得以繼續執行（設置自己異常向量表，初始化mmu等）。

最終在idle線程中執行wfi睡眠。其他從處理器也是同樣的方式啟動起來，同樣最后進入各種idle進程執行wfi睡眠，主處理器繼續往下進行內核初始化，直到啟動init進程，后面多個處理器都被啟動起來，都可以調度進程，多進程還會被均衡到多核。

下面介紹另外一種啟動 PSCI。

2.2 psci

psci是arm提供的一套電源管理接口，當前一共包含0.1、0.2和1.0三個版本。它可被用于以下場景：（1）cpu的idle管理

（2）cpu hotplug以及secondary cpu啟動

（3）系統shutdown和reset

首先，我們先來看下設備樹ｃｐｕ節點對ｐｓｃｉ的支持：

arch/arm64/boot/dts/xxx.dtsi:
cpu0:cpu@0{
device_type="cpu";
compatible="arm,ａrmv8";
reg=<0x0>;
enable-method="psci";

};

psci{
compatible="arm,psci";
method="smc";
cpu_suspend=<0xC4000001>;
cpu_off=<0x84000002>;
cpu_on=<0xC4000003>;
};

psci節點的詳細說明可以參考內核文檔：Documentation/devicetree/bindings/arm/psci.txt

從這個我們可以獲得什么信息呢？

可以看到現在enable-method 屬性已經是psci，說明使用的多核啟動方式是psci,

下面還有psci節點，用于psci驅動使用，method用于說明調用psci功能使用什么指令，可選有兩個smc和hvc。

其實smc, hvc和svc都是從低運行級別向高運行級別請求服務的指令，我們最常用的就是svc指令了，這是實現系統調用的指令。

高級別的運行級別會根據傳遞過來的參數來決定提供什么樣的服務。

smc是用于陷入el3（安全）,

hvc用于陷入el2（虛擬化, 虛擬化場景中一般通過hvc指令陷入el2來請求喚醒vcpu）, svc用于陷入el1（系統）。

這里只講解smc陷入el3啟動多核的情況。

2.2.1 psci 基礎概念知識

下面我們將按照電源管理拓撲結構（power domain）、電源狀態（power state）以及armv8安全擴展幾個方面介紹psci的一些基礎知識

2.2.1.1power domain

我們前面已經介紹過cpu的拓撲結構，如aarch64架構下每塊soc可能會包含多個cluster，而每個cluster又包含多個core，它們共同組成了層次化的拓撲結構。如以下為一塊包含2個cluster，每個cluster包含四個core的soc：

在這里插入圖片描述

由于其中每個core以及每個cluster的電源都可以獨立地執行開關操作，因此若core0 – core3的電源都關閉了，則cluster 0的電源也可以被關閉以降低功耗。

若core0 – core3中的任一個core需要上電，則顯然cluster 0需要先上電。為了更好地進行層次化電源管理，psci在電源管理流程中將以上這些組件都抽象為power domain。如以下為上例的power domain層次結構：

在這里插入圖片描述

其中system level用于管理整個系統的電源，cluster level用于管理某個特定cluster的電源，而core level用于管理一個單獨core的電源。

2.2.1.2power state

由于aarch64架構有多種不用的電源狀態，不同電源狀態的功耗和喚醒延遲不同。

如standby狀態會關閉power domain的clock，但并不關閉電源。因此它雖然消除了門電路翻轉引起的動態功耗，但依然存在漏電流等引起的靜態功耗。故其功耗相對較大，但相應地喚醒延遲就比較低。

而對于power down狀態，會斷開對應power domain的電源，因此其不僅消除了動態功耗，還消除了靜態功耗，相應地其喚醒延遲就比較高了。

psci一共為power domain定義了四種power state：

?（1）run：電源和時鐘都打開，該domain正常工作

?（2）standby：關閉時鐘，但電源處于打開狀態。其寄存器狀態得到保存，打開時鐘后就可繼續運行。功耗相對較大，但喚醒延遲較低。arm執行wfi或wfe指令會進入該狀態。

?（3）retention：它將core的狀態，包括調試設置都保存在低功耗結構中，并使其部分關閉。其狀態在從低功耗變為運行時能自動恢復。從操作系統角度看，除了進入方法、延遲等有區別外，其它都與standby相同。它的功耗和喚醒延遲都介于standby和power down之間。

?（4）power down：關閉時鐘和電源。power domain掉電后，所有狀態都丟失，上電以后軟件必須重新恢復其狀態。它的功耗最低，但喚醒延遲也相應地最高。

（這里我很好奇怎么和linux的s3、s4對應的。當時測試s3的時候，對應的是suspend。這里的對于cpu的有off、on、suspend三種，我覺得這里應該就是對于的standby，因為有wfi或wfe這些指令。那s4就是CPU off了？可以看一下這個有點認識，突然想到psci里面的狀態是對于的cpu為對象，但是linux的電源管理應該是對整個設備。）

可以看一下這個文章：s1s2s3S4S5的含義待機、休眠、睡眠的區別

顯然，power state的睡眠程度從run到power down逐步加深。而高層級power domain的power state不應低于低層級power domain。

如以上例子中core 0 – core 2都為power down狀態，而core 3為standby狀態，則cluster 0不能為retention或power down狀態。同樣若cluster 0為standby狀態，而cluster 1為run狀態，則整個系統必須為run狀態。

為了達到上述約束，不同power domain之間的power state具有以下關系：

在這里插入圖片描述

這里解釋了psci那個源碼文檔里電源樹的概念。

psci實現了父leve與子level之間的電源關系協調，如cluster 0中最后一個core被設置為power down狀態后，psci就會將該cluster也設置為power donw狀態。若其某一個core被設置為run狀態，則psci會先將其對應cluster的狀態設置為run，然后再設置對應core的電源狀態，這也是psci名字的由來（power state coordinate interface）

2.2.1.3armv8的安全擴展

為了增強arm架構的安全性，aarch64一共實現了secure和non-secure兩種安全狀態。通過一系列硬件擴展，在cpu執行狀態、總線、內存、外設、中斷、tlb、cache等方面都實現了兩種狀態之間的隔離。

在這種機制下，secure空間的程序可以訪問所有secure和non-secure的資源，而non-secure空間的程序只能訪問non-secure資源，卻不能訪問secure資源。從而可以將一些安全關鍵的資源放到secure空間，以增強其安全性。

為此aarch64實現了4個異常等級，其中EL3工作在secure空間，而EL0 – EL2既可以工作于secure空間，又可以工作于non-secure空間。不同異常等級及不同secure狀態的模式下可運行不同類型軟件。

如secure EL1和El0用于運行trust os內核及其用戶態程序，non-secure EL1和El0用于運行普通操作系統內核（如linux）及其用戶態程序，EL2用于運行虛擬機的hypervisor。而EL3運行secure monitor程序（通常為bl31），其功能為執行secure和non secure狀態切換、消息轉發以及提供類似psci等secure空間服務。以下為其示意圖：

在這里插入圖片描述

psci是工作于non secure EL1（linux內核）和EL3（bl31）之間的一組電源管理接口，其目的是讓linux實現具體的電源管理策略，而由bl31管理底層硬件相關的操作。從而將cpu電源控制這種影響系統安全的控制權限放到安全等級更高的層級中，從而提升系統的整體安全性。

那么psci如何從EL1調用EL3的服務呢？其實它和系統調用是類似的，只是系統調用是用戶態程序陷入操作系統內核，而psci是從操作系統內核陷入secure monitor。armv8提供了一條smc異常指令，內核只需要提供合適的參數后，觸發該指令即可通過異常的方式進入secure monitor。（SMC調用，這個在ATF專欄有介紹）

2.2.2 psci軟件架構

由于psci是由linux內核調用bl31中的安全服務，實現cpu電源管理功能的。因此其軟件架構包含三個部分：（1）內核與bl31之間的調用接口規范

（2）內核中的架構

（3）bl31中的架構

2.2.3psci接口規范

psci規定了linux內核調用bl31中電源管理相關服務的接口規范，它包含實現以下功能所需的接口：（1）cpu idle管理

（2）向系統動態添加或從系統動態移除cpu，通常稱為hotplug

（3）secondary cpu啟動

（4）系統的shutdown和reset

psci接口規定了命令對應的function_id、接口的輸入參數以及返回值。其中輸入參數可通過x0 – x7寄存器傳遞，而返回值通過x0 – x4寄存器傳遞。

如secondary cpu啟動或cpu hotplug時可調用cpu_on接口，為一個cpu執行上電操作。該接口的格式如下：（1）function_id：0xc400 0003

（2）輸入參數：使用mpidr值表示的target cpu id

cpu啟動入口的物理地址

context id，該值用于表示本次調用上下文相關的信息

（3）返回值：可以為success、invalid_parameter、invalid_address、already_on、on_pending或internal_failure

有了以下這些接口的詳細定義，內核和bl31就只需按照該接口的規定，獨立開發psci相關功能。從而避免了它們之間的耦合，簡化了開發復雜度。

2.2.4內核中的psci架構

內核psci軟件架構包含psci驅動和每個cpu的cpu_ops回調函數實現兩部分。

其中psci驅動實現了驅動初始化和psci相關接口實現功能，而cpu_ops回調函數最終也會調用psci驅動的接口。

2.2.4.1psci驅動

首先我們看一下devicetree中的配置：

psci{
compatible="arm,psci-0.2";（1）
method="smc";（2）
}

（1）用于指定psci版本

（2）根據該psci由bl31處理還是hypervisor處理，可以指定其對應的陷入方式。若由bl31處理為smc，若由hypervisor處理則為hvc

驅動流程主要是與bl31通信，以確認其是否支持給定的psci版本，以及相關psci操作函數的實現，其流程如下：

在這里插入圖片描述

其主要工作即為psci設置相關的回調函數，該函數定義如下：

staticvoid__initpsci_0_2_set_functions(void)
{
…
psci_ops=(structpsci_operations){
.get_version=psci_0_2_get_version,
.cpu_suspend=psci_0_2_cpu_suspend,
.cpu_off=psci_0_2_cpu_off,
.cpu_on=psci_0_2_cpu_on,
.migrate=psci_0_2_migrate,
.affinity_info=psci_affinity_info,
.migrate_info_type=psci_migrate_info_type,
};（1）

register_restart_handler(&psci_sys_reset_nb);（2）
pm_power_off=psci_sys_poweroff;（3）
}

（1）為psci_ops設置相應的回調函數

（2）為psci模塊設置系統重啟時的通知函數

（3）將系統的power_off函數指向相應的psci接口

2.2.4.2cpu_ops接口

驅動初始化完成后，cpu的cpu_ops就可以調用這些回調實現psci功能的調用。如下所示，當devicetree中cpu的enable-method設置為psci時，該cpu的cpu_ops將指向cpu_psci_ops。

cpu0:cpu@0{
...
enable-method="psci";
…
}

其中cpu_psci_ops的定義如下：

conststructcpu_operationscpu_psci_ops={
.name="psci",
.cpu_init=cpu_psci_cpu_init,
.cpu_prepare=cpu_psci_cpu_prepare,
.cpu_boot=cpu_psci_cpu_boot,
#ifdefCONFIG_HOTPLUG_CPU
.cpu_can_disable=cpu_psci_cpu_can_disable,
.cpu_disable=cpu_psci_cpu_disable,
.cpu_die=cpu_psci_cpu_die,
.cpu_kill=cpu_psci_cpu_kill,
#endif
}

如啟動cpu的接口為cpu_psci_cpu_boot，它會通過以下流程最終調用psci驅動中的psci_ops函數：

staticintcpu_psci_cpu_boot(unsignedintcpu)
{
phys_addr_tpa_secondary_entry=__pa_symbol(function_nocfi(secondary_entry));
interr=psci_ops.cpu_on(cpu_logical_map(cpu),pa_secondary_entry);
if(err)
pr_err("failedtobootCPU%d(%d)
",cpu,err);

returnerr;
}

2.2.5bl31中的psci架構

bl31為內核提供了一系列運行時服務，psci作為其標準運行時服務的一部分，通過宏DECLARE_RT_SVC注冊到系統中。其相應的定義如下：

DECLARE_RT_SVC(
std_svc,

OEN_STD_START,
OEN_STD_END,
SMC_TYPE_FAST,
std_svc_setup,
std_svc_smc_handler
)

其中std_svc_setup會在bl31啟動流程中被調用，以用于初始化該服務相關的配置。而std_svc_smc_handler為其smc異常處理函數，當內核通過psci接口調用相關服務時，最終將由該函數執行實際的處理流程。

在這里插入圖片描述

上圖為psci初始化相關的流程，它主要包含內容：（1）前面我們已經介紹過power domain相關的背景，即psci需要協調不同層級的power domain狀態，因此其必須要了解系統的power domain配置情況。以上流程中紅色虛線框的部分主要就是用于初始化系統的power domain拓撲及其狀態

（2）由于psci在執行電源相關接口時，最終需要操作實際的硬件。而它們是與架構相關的，因此其操作函數最終需要注冊到平臺相關的回調中。plat_setup_psci_ops即用于注冊特定平臺的psci_ops回調，其格式如下：

typedefstructplat_psci_ops{
void(*cpu_standby)(plat_local_state_tcpu_state);
int(*pwr_domain_on)(u_register_tmpidr);
void(*pwr_domain_off)(constpsci_power_state_t*target_state);
void(*pwr_domain_suspend_pwrdown_early)(
constpsci_power_state_t*target_state);
void(*pwr_domain_suspend)(constpsci_power_state_t*target_state);
void(*pwr_domain_on_finish)(constpsci_power_state_t*target_state);
void(*pwr_domain_on_finish_late)(
constpsci_power_state_t*target_state);
void(*pwr_domain_suspend_finish)(
constpsci_power_state_t*target_state);
void__dead2(*pwr_domain_pwr_down_wfi)(
constpsci_power_state_t*target_state);
void__dead2(*system_off)(void);
void__dead2(*system_reset)(void);
int(*validate_power_state)(unsignedintpower_state,
psci_power_state_t*req_state);
int(*validate_ns_entrypoint)(uintptr_tns_entrypoint);
void(*get_sys_suspend_power_state)(
psci_power_state_t*req_state);
int(*get_pwr_lvl_state_idx)(plat_local_state_tpwr_domain_state,
intpwrlvl);
int(*translate_power_state_by_mpidr)(u_register_tmpidr,
unsignedintpower_state,
psci_power_state_t*output_state);
int(*get_node_hw_state)(u_register_tmpidr,unsignedintpower_level);
int(*mem_protect_chk)(uintptr_tbase,u_register_tlength);
int(*read_mem_protect)(int*val);
int(*write_mem_protect)(intval);
int(*system_reset2)(intis_vendor,
intreset_type,u_register_tcookie);
}

最后我們再看一下psci操作相應的異常處理流程：

在這里插入圖片描述

即其會根據function id的值，分別執行相應的電源管理服務，如啟動cpu時會調用psci_cpu_on函數，重啟系統時會調用psci_system_rest函數等。

2.2.6 secondary cpu啟動

由于psci方式啟動secondary cpu的流程，除了其所執行的cpu_ops不同之外，其它流程與spin-table方式是相同的，因此我們這里只給出執行流程圖，詳細分析可以參考上篇博文。其中以下流程執行secondary cpu啟動相關的一些初始化工作：

在這里插入圖片描述

在初始化完成且hotplug線程創建完成后，就可通過以下流程喚醒cpu hotplug線程：

在這里插入圖片描述

此后hotplug線程將調用psci回調函數，并最終觸發smc異常進入bl31：

在這里插入圖片描述

bl31接收到該異常后執行std_svc_smc_handler處理函數，并最終調用平臺相關的電源管理接口，完成cpu的上電工作，以下為其執行流程：

在這里插入圖片描述

平臺相關回調函數pwr_domain_on將為secondary cpu設置入口函數，然后為其上電使該cpu跳轉到內核入口secondary_entry處開始執行。以下為其內核啟動流程：

在這里插入圖片描述

到這里其實就結束了，不得不說這個前輩的文章是真的寫的邏輯清晰，收獲頗多。

小結

最后結合代碼再走一遍

1、std_svc_setup（主要關注設置psci操作集）--有服務

std_svc_setup//services/std_svc/std_svc_setup.c
->psci_setup//lib/psci/psci_setup.c
->plat_setup_psci_ops//設置平臺的ｐｓｃｉ操作調用平臺的plat_setup_psci_ops函數去設置ｐｓｃｉ操作ｅｇ:qemu平臺
->*psci_ops=&plat_qemu_psci_pm_ops;
208staticconstplat_psci_ops_tplat_qemu_psci_pm_ops={
209.cpu_standby=qemu_cpu_standby,
210.pwr_domain_on=qemu_pwr_domain_on,
211.pwr_domain_off=qemu_pwr_domain_off,
212.pwr_domain_suspend=qemu_pwr_domain_suspend,
213.pwr_domain_on_finish=qemu_pwr_domain_on_finish,
214.pwr_domain_suspend_finish=qemu_pwr_domain_suspend_finish,
215.system_off=qemu_system_off,
216.system_reset=qemu_system_reset,
217.validate_power_state=qemu_validate_power_state,
218.validate_ns_entrypoint=qemu_validate_ns_entrypoint
219};

在遍歷每一個注冊的運行時服務的時候，會導致std_svc_setup調用，其中會做psci操作集的設置，操作集中我們可以看到對核電源的管理的接口如：核上電，下電，掛起等，我們主要關注上電 .pwr_domain_on = qemu_pwr_domain_on,這個接口當我們主處理器boot從處理器的時候會用到。

2、運行時服務觸發和處理--來請求

smc指令觸發進入el3異常向量表：

runtime_exceptions//ｅｌ3的異常向量表
－>sync_exception_aarch64
->handle_sync_exception
->smc_handler64
->|*PopulatetheparametersfortheSMChandler.
|*Wealreadyhavex0-x4inplace.x5willpointtoacookie(notused
|*now).x6willpointtothecontextstructure(SP_EL3)andx7will
|*containflagsweneedtopasstothehandlerHencesavex5-x7.
|*
|*Note:x4onlyneedstobepreservedforAArch32callersbutwedoit
|*forAArch64callersaswellforconvenience
|*/
stpx4,x5,[sp,#CTX_GPREGS_OFFSET+CTX_GPREG_X4]//保存x4－ｘ7到棧
stpx6,x7,[sp,#CTX_GPREGS_OFFSET+CTX_GPREG_X6]

/*Saverestofthegpregsandsp_el0*/
save_x18_to_x29_sp_el0

movx5,xzr//x5清零
movx6,sp//ｓｐ保存在x6

/*Gettheuniqueowningentitynumber*///獲得唯一的入口編號
ubfxx16,x0,#FUNCID_OEN_SHIFT,#FUNCID_OEN_WIDTH
ubfxx15,x0,#FUNCID_TYPE_SHIFT,#FUNCID_TYPE_WIDTH
orrx16,x16,x15,lsl#FUNCID_OEN_WIDTH

adrx11,(__RT_SVC_DESCS_START__+RT_SVC_DESC_HANDLE)

/*Loaddescriptorindexfromarrayofindices*/
adrx14,rt_svc_descs_indices//獲得服務描述標識數組
ldrbw15,[x14,x16]//根據唯一的入口編號找到處理函數的地址
/*
|*RestorethesavedCruntimestackvaluewhichwillbecomethenew
|*SP_EL0i.e.EL3runtimestack.Itwassavedinthe'cpu_context'
|*structurepriortothelastERETfromEL3.
|*/
ldrx12,[x6,#CTX_EL3STATE_OFFSET+CTX_RUNTIME_SP]

/*
|*Anyindexgreaterthan127isinvalid.Checkbit7for
|*avalidindex
|*/
tbnzw15,7,smc_unknown

/*SwitchtoSP_EL0*/
msrspsel,#0

/*
|*Getthedescriptorusingtheindex
|*x11=(base+off),x15=index
|*
|*handler=(base+off)+(index<

	

	3、找到對應handler--請求匹配處理函數

	上面其實主要的是找到服務例程，然后跳轉執行 下面是跳轉的處理函數：

	
std_svc_smc_handler//services/std_svc/std_svc_setup.c
->ret=psci_smc_handler(smc_fid,x1,x2,x3,x4,
|cookie,handle,flags)
...
480}else{
481/*64-bitPSCIfunction*/
482
483switch(smc_fid){
484casePSCI_CPU_SUSPEND_AARCH64:
485ret=(u_register_t)
486psci_cpu_suspend((unsignedint)x1,x2,x3);
487break;
488
489casePSCI_CPU_ON_AARCH64:
490ret=(u_register_t)psci_cpu_on(x1,x2,x3);
491break;
492
...
}

	

	4、處理函數干活

	處理函數根據funid來決定服務,可以看到PSCI_CPU_ON_AARCH64為0xc4000003，這正是設備樹中填寫的cpu_on屬性的ｉｄ，會委托psci_cpu_on來執行核上電任務。下面分析是重點：！！！

	
->psci_cpu_on()//lib/psci/psci_main.c
->psci_validate_entry_point()//驗證入口地址有效性并保存入口點到一個結構ｅｐ中
->psci_cpu_on_start(target_cpu,&ep)//ep入口地址
->psci_plat_pm_ops->pwr_domain_on(target_cpu)
->qemu_pwr_domain_on//實現核上電（平臺實現）
/*Storethere-entryinformationforthenon-secureworld.*/
->cm_init_context_by_index()//重點：會通過cpu的編號找到ｃｐｕ上下文（cpu_context_t），存在ｃpu寄存器的值，異常返回的時候寫寫到對應的寄存器中，然后eret,舊返回到了ｅｌ1！！！
->cm_setup_context()//設置ｃｐｕ上下文
->write_ctx_reg(state,CTX_SCR_EL3,scr_el3);//lib/el3_runtime/aarch64/context_mgmt.c
 write_ctx_reg(state, CTX_ELR_EL3, ep->pc);//注：異常返回時執行此地址于是完成了ｃｐｕ的啟動！！！
write_ctx_reg(state,CTX_SPSR_EL3,ep->spsr);

	

	psci_cpu_on主要完成開核的工作，然后會設置一些異常返回后寄存器的值（ｅｇ:從el1 -> el3 -> el1），重點關注 ep->pc寫到cpu_context結構的CTX_ELR_EL3偏移處（從處理器啟動后會從這個地址取指執行）。

	實際上，所有的從處理器啟動后都會從bl31_warm_entrypoint開始執行，在plat_setup_psci_ops中會設置（每個平臺都有自己的啟動地址寄存器，通過寫這個寄存器來獲得上電后執行的指令地址）。

	大致說一下：主處理器通過smc進入el3請求開核服務，atf中會響應這種請求，通過平臺的開核操作來啟動從處理器并且設置從處理的一些寄存器ｅｇ:scr_el3、spsr_el3、elr_el3，然后主處理器，恢復現場，eret再次回到el1,

	而處理器開核之后會從bl31_warm_entrypoint開始執行，最后通過el3_exit返回到el1的elr_el3設置的地址。

	分析到這atf的分析到此為止，atf中主要是響應內核的snc的請求，然后做開核處理，也就是實際的開核動作，但是從處理器最后還是要回到內核中執行，下面分析內核的處理：注意流程如下：

	5、開核返回-EL1 啟動從處理器

	
init/main.c
start_kernel
->boot_cpu_init//引導ｃｐｕ初始化設置引導ｃｐｕ的位掩碼onlineactivepresentpossible都為true
->setup_arch//arch/arm64/kernel/setup.c
->if(acpi_disabled)//不支持ａｃｐｉ
psci_dt_init();//drivers/firmware/psci.c（psci主要文件）psci初始化解析設備樹尋找ｐｓｃｉ匹配的節點
else
psci_acpi_init();//acpi中允許使用ｐｓｃｉ情況
->rest_init
->kernel_init
->kernel_init_freeable
->smp_prepare_cpus//準備ｃｐｕ對于每個可能的ｃｐｕ１.cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu)2.set_cpu_present(cpu,true)ｃｐｕ處于present狀態
->do_pre_smp_initcalls//多核啟動之前的調用initcall回調
->smp_init//smp初始化kernel/smp.c會啟動其他從處理器

	

	我們主要關注兩個函數：psci_dt_init和smp_init psci_dt_init是解析設備樹，設置操作函數，smp_init用于啟動從處理器。

	
->psci_dt_init()//drivers/firmware/psci.c：
->init_fn()
->psci_0_1_init()//設備樹中compatible="arm,psci"為例
->get_set_conduit_method()//根據設備樹method屬性設置invoke_psci_fn=__invoke_psci_fn_smc;（method="smc"）
->invoke_psci_fn=__invoke_psci_fn_smc
->if(!of_property_read_u32(np,"cpu_on",&id)){
651psci_function_id[PSCI_FN_CPU_ON]=id;
652psci_ops.cpu_on=psci_cpu_on;//設置ｐｓｃｉ操作的開核接口
653}
->psci_cpu_on()
->invoke_psci_fn()
->__invoke_psci_fn_smc()
->arm_smccc_smc(function_id,arg0,arg1,arg2,0,0,0,0,&res)//這個時候x0=function_idx1=arg0,x2=arg1,x3arg2,...
->__arm_smccc_smc()
->SMCCCsmc//arch/arm64/kernel/smccc-call.S
->20.macroSMCCCinstr
21.cfi_startproc
22instr#0//即是ｓｍｃ#0陷入到ｅｌ3
23ldrx4,[sp]
24stpx0,x1,[x4,#ARM_SMCCC_RES_X0_OFFS]
25stpx2,x3,[x4,#ARM_SMCCC_RES_X2_OFFS]
26ldrx4,[sp,#8]
27cbzx4,1f/*noquirkstructure*/
28ldrx9,[x4,#ARM_SMCCC_QUIRK_ID_OFFS]
29cmpx9,#ARM_SMCCC_QUIRK_QCOM_A6
30b.ne1f
31strx6,[x4,ARM_SMCCC_QUIRK_STATE_OFFS]
321:ret
33.cfi_endproc
34.endm

	

	最終通過22行陷入了el3中。(這是因為安全所以還需要到ATF中啟動)smp_init函數做從處理器啟動：

	
start_kernel
->arch_call_rest_init
->rest_init
->kernel_init,
->kernel_init_freeable
->smp_prepare_cpus//arch/arm64/kernel/smp.c
->smp_init//kernel/smp.c(這是從處理器啟動的函數)
->cpu_up
->do_cpu_up
->_cpu_up
->cpuhp_up_callbacks
->cpuhp_invoke_callback
->cpuhp_hp_states[CPUHP_BRINGUP_CPU]
->bringup_cpu
->__cpu_up//arch/arm64/kernel/smp.c
->boot_secondary
->cpu_ops[cpu]->cpu_boot(cpu)
->cpu_psci_ops.cpu_boot
->cpu_psci_cpu_boot//arch/arm64/kernel/psci.c
46staticintcpu_psci_cpu_boot(unsignedintcpu)
47{
48interr=psci_ops.cpu_on(cpu_logical_map(cpu),__pa_symbol(secondary_entry));
49if(err)
50pr_err("failedtobootCPU%d(%d)
",cpu,err);
51
52returnerr;
53}

	

	啟動從處理的時候最終調用到psci的cpu操作集的cpu_psci_cpu_boot函數，會調用上面的psci_cpu_on，最終調用smc，傳遞第一個參數為cpu的ｉｄ標識啟動哪個cpu，第二個參數為從處理器啟動后進入內核執行的地址secondary_entry（這是個物理地址）。

	所以綜上，最后smc調用時傳遞的參數為arm_smccc_smc(0xC4000003, cpuid, secondary_entry, arg2, 0, 0, 0, 0, &res)。這樣陷入el3之后，就可以啟動對應的從處理器，最終從處理器回到內核（el3->el1）,執行secondary_entry處指令，從處理器啟動完成。

	可以發現psci的方式啟動從處理器的方式相當復雜，這里面涉及到了el1到安全的el3的跳轉，而且涉及到大量的函數回調，很容易繞暈。

	（其實為了安全，所以啟動從核開核這個操作必須在EL3，開了以后，就可以會EL1，因為已經在EL3給你了準確安全的啟動位置了。）

	在這里插入圖片描述

	6、從處理器啟動EL1做了什么？

	其實這里就和spin-table比較相似了

	無論是spin-table還是psci，從處理器啟動進入內核之后都會執行secondary_startup：

	
719secondary_startup:
720/*
721|*CommonentrypointforsecondaryCPUs.
722|*/
723bl__cpu_secondary_check52bitva
724bl__cpu_setup//initialiseprocessor
725adrpx1,swapper_pg_dir//設置內核主頁表
726bl__enable_mmu//使能ｍｍｕ
727ldrx8,=__secondary_switched
728brx8
729ENDPROC(secondary_startup)

||
/

731__secondary_switched:
--732adr_lx5,vectors//設置從處理器的異常向量表
--733msrvbar_el1,x5
--734isb//指令同步屏障保證屏障前面的指令執行完
735
--736adr_lx0,secondary_data//獲得主處理器傳遞過來的從處理器數據
--737ldrx1,[x0,#CPU_BOOT_STACK]//getsecondary_data.stack獲得棧地址
738movsp,x1//設置到從處理器的ｓｐ
--739ldrx2,[x0,#CPU_BOOT_TASK]//獲得從處理器的ｔｓｋｉｄｌｅ進程的ｔｓｋ結構，
--740msrsp_el0,x2//保存在sp_el0arm64使用sp_el0保存當前進程的ｔｓｋ結構
741movx29,#0//ｆｐ清０
742movx30,#0//ｌｒ清０
--743bsecondary_start_kernel//跳轉到ｃ程序繼續執行從處理器初始化
744ENDPROC(__secondary_switched)

	

	__cpu_up中設置了secondary_data結構中的一些成員：

	
arch/arm64/kernel/smp.c：

112int__cpu_up(unsignedintcpu,structtask_struct*idle)
113{
114intret;
115longstatus;
116
117/*
118|*Weneedtotellthesecondarycorewheretofinditsstackandthe
119|*pagetables.
120|*/
121secondary_data.task=idle;//執行的進程描述符
122secondary_data.stack=task_stack_page(idle)+THREAD_SIZE;//棧地址THREAD_SIZE＝１６ｋ
123update_cpu_boot_status(CPU_MMU_OFF);
124__flush_dcache_area(&secondary_data,sizeof(secondary_data));
125
126/*
127|*NowbringtheCPUintoourworld.
128|*/
129ret=boot_secondary(cpu,idle);

	

	跳轉到secondary_start_kernel這個Ｃ函數繼續執行初始化：

	
183/*
184*ThisisthesecondaryCPUbootentry.We'reusingthisCPUs
185*idlethreadstack,butasetoftemporarypagetables.
186*/
187asmlinkagenotracevoidsecondary_start_kernel(void)
188{
189u64mpidr=read_cpuid_mpidr()&MPIDR_HWID_BITMASK;
190structmm_struct*mm=&init_mm;
191unsignedintcpu;
192
193cpu=task_cpu(current);
194set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(cpu));
195
196/*
197|*Allkernelthreadssharethesamemmcontext;graba
198|*referenceandswitchtoit.
199|*/
200mmgrab(mm);//init_mm的引用計數加１
201current->active_mm=mm;//設置ｉｄｌｅ借用的ｍｍ結構
202
203/*
204|*TTBR0isonlyusedfortheidentitymappingatthisstage.Makeit
205|*pointtozeropagetoavoidspeculativelyfetchingnewentries.
206|*/
207cpu_uninstall_idmap();
208
209preempt_disable();//禁止內核搶占
210trace_hardirqs_off();
211
212/*
213|*Ifthesystemhasestablishedthecapabilities,makesure
214|*thisCPUticksallofthose.Ifitdoesn't,theCPUwill
215|*failtocomeonline.
216|*/
217check_local_cpu_capabilities();
218
219if(cpu_ops[cpu]->cpu_postboot)
220cpu_ops[cpu]->cpu_postboot();
221
222/*
223|*LogtheCPUinfobeforeitismarkedonlineandmightgetread.
224|*/
225cpuinfo_store_cpu();//存儲ｃｐｕ信息
226
227/*
228|*EnableGICandtimers.
229|*/
230notify_cpu_starting(cpu);//使能ｇｉｃ和ｔｉｍｅｒ
231
232store_cpu_topology(cpu);//保存ｃｐｕ拓撲
233numa_add_cpu(cpu);///ｎｕｍａ添加ｃｐｕ
234
235/*
236|*OK,nowit'ssafetoletthebootCPUcontinue.Waitfor
237|*theCPUmigrationcodetonoticethattheCPUisonline
238|*beforewecontinue.
239|*/
240pr_info("CPU%u:Bootedsecondaryprocessor0x%010lx[0x%08x]
",
241|cpu,(unsignedlong)mpidr,
242|read_cpuid_id());//打印內核ｌｏｇ
243update_cpu_boot_status(CPU_BOOT_SUCCESS);
244set_cpu_online(cpu,true);//設置ｃｐｕ狀態為ｏｎｌｉｎｅ
245complete(&cpu_running);//喚醒主處理器的完成等待函數，繼續啟動下一個從處理器
246
247local_daif_restore(DAIF_PROCCTX);//從處理器繼續往下執行
248
249/*
250|*OK,it'sofftotheidlethreadforus
251|*/
252cpu_startup_entry(CPUHP_AP_ONLINE_IDLE);//ｉｄｌｅ進程進入ｉｄｌｅ狀態
253}

	

	實際上，可以看的當從處理器啟動到內核的時候，他們也需要設置異常向量表，設置mmu等，然后執行各自的idle進程（這些都是一些處理器強相關的初始化代碼，一些通用的初始化都已經被主處理器初始化完），當cpu負載均衡的時候會放置一些進程到這些從處理器，然后進程就可以再這些從處理器上歡快的運行。

	寫到這里，關于arm64平臺的多核啟動已經介紹完成，可以發現里面還是會涉及到很多細節，源碼散落在uboot，atf，kernel等源碼目錄中，多核啟動并不是很神秘，都是需要告訴從處理器從那個地方開始取值執行，然后從處理器進入內核后需要自身做一些必要的初始化，就進入idle狀態等待有任務來調度.

	arm64平臺使用psci更為廣泛。

	審核編輯：湯梓紅