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Starry 的启动与初始化

版本：

https://github.com/Starry-OS/Starry-Old#53c549a

Starry初始化依次执行以下内容，这里目前只覆盖单核情况

arch_boot::src::platform::riscv64_qemu_virt::boot.rs:

从这里的_start启动

    core::arch::asm!("
        mv      s0, a0                  // save hartid
        
        mv      s1, a1                  // save DTB pointer
        
        la      sp, {boot_stack}
        li      t0, {boot_stack_size}
        add     sp, sp, t0              // setup boot stack

        call    {init_boot_page_table}
        call    {init_mmu}              // setup boot page table and enabel MMU

        li      s2, {phys_virt_offset}  // fix up virtual high address
        add     sp, sp, s2

        mv      a0, s0
        mv      a1, s1
        la      a2, {entry}
        add     a2, a2, s2
        jalr    a2                      // call rust_entry(hartid, dtb)
        j       ."						// loop forever to prevent undefine behavior
    )

arch_boot::src::platform::riscv64_qemu_virt::rust_entry.rs:

随后进入rust_entry

unsafe extern "C" fn rust_entry(cpu_id: usize, dtb: usize) {
    axhal::mem::clear_bss(); 			// Fills the `.bss` section with zeros.
    axhal::cpu::init_primary(cpu_id);   // Initializes the primary CPU for its pointer.
    axhal::platform::time::init_board_info(dtb);   //Parse DTB, initialize CPU frequency
    axtrap::init_interrupt();			// To initialize the trap vector base address(stvec)
    axlog::init();
    axlog::set_max_level(option_env!("AX_LOG").unwrap_or("")); // no effect if set `log-level-*` features

    axruntime::rust_main(cpu_id, dtb); // kernel submodules, i.e. paging/process/fs/net, initialization

    while !axruntime::is_init_ok() {
        core::hint::spin_loop();
    }

    unsafe {
        main(); // user program
    }

    axruntime::exit_main();
}

axruntime::src::lib.rs:

接着进入rust_main

pub extern "C" fn rust_main(cpu_id: usize, dtb: usize) {
 	//
    logging...................................................
    ..........................................................
    //
    
    #[cfg(feature = "alloc")]
    init_allocator();  // initializes global heap allocator

    #[cfg(feature = "paging")]
    remap_kernel_memory().expect("remap kernel memoy failed"); //enable paging, remap kernel memory

    axhal::platform_init(); // actually nothing to be done "{}"

    axprocess::init_kernel_process(); // initializes kernel process management system
    
    #[cfg(any(feature = "fs", feature = "net", feature = "display"))]
    {
        #[allow(unused_variables)]
        let all_devices = axdriver::init_drivers(); // Probes and initializes all device drivers, returns 															the [`AllDevices`] struct.

        #[cfg(feature = "fs")]
        axfs::init_filesystems(all_devices.block);  // Initializes filesystems by block devices.

        #[cfg(feature = "net")]
        axnet::init_network(all_devices.net);  		// Initializes the network subsystem by NIC devices.
    }

    #[cfg(feature = "irq")]
    init_interrupt();								// initializes time interrupt
   
    INITED_CPUS.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);    // multi cpu
}

init_allocator:

  1. 选择最大空闲内存区域：遍历所有内存区域，找到最大的空闲区域作为主堆。
  2. 初始化主堆：将最大空闲区域的物理地址转换为虚拟地址，并初始化全局分配器。
  3. 添加其他空闲区域：将剩余的空闲区域添加到分配器的内存池中，扩展可用堆空间。

remap_kernel_memory:

  1. 创建新页表并映射内存区域：先创建新的页表结构，然后遍历所有物理内存内存区域，将每个内存区域的物理地址映射到内核虚拟地址空间（虚实地址转换，标志位设置）。
  2. 映射测试用例内存：如果启用img，还会将测试用例的物理内存（img_start_addr）映射到指定的虚拟地址。
  3. 设置全局页表并激活：新页表赋值给全局变量，然后CPU切换到新页表。

init_kernel_process:

  1. 创建内核进程对象：构造一个包含进程标识、栈大小、内存空间等属性的内核进程。
  2. 初始化调度器：准备系统的任务调度机制。
  3. 关联空闲任务：将当前处理器的空闲任务（如空闲线程）绑定到该进程。
  4. 注册全局进程表：将进程添加到全局的 PID2PC 映射中，便于后续管理。

init_drivers:

  1. 初始化虚拟块设备:
    1. 创建RAM磁盘：根据配置的 TESTCASE_MEMORY_SIZE 初始化一个虚拟块设备。
    2. 逐块拷贝数据：将物理内存中指定区域（TESTCASE_MEMORY_START）的数据按块大小（如4KB）拷贝到RAM磁盘。
    3. 地址转换：PHYS_VIRT_OFFSET 是物理地址到内核虚拟地址的偏移量，用于正确访问内存。
    4. 安全拷贝：copy_nonoverlapping 确保内存区域不重叠，避免数据损坏。
    5. 注册设备：将RAM磁盘添加到 AllDevices 的块设备列表中。
  2. 探测物理或虚拟设备，将其注册到全局管理结构。
    1. 扫描硬件总线识别设备。
    2. 将设备添加到对应的列表（网络、块设备等）。

init_interrupt:

  1. 定义定时器间隔/CPU的截止时间变量
  2. 更新定时器函数：
    1. 若当前时间超过截止时间（首次启动或处理延迟），则基于当前时间计算新的截止时间。
    2. 写入新的截止时间：deadline + PERIODIC_INTERVAL_NANOS，确保下一次中断间隔固定。
    3. 设置单次定时器：硬件在deadline时触发中断，中断处理中再次调用此函数，形成周期性触发。
  3. 注册定时器中断处理函数：
    1. 更新定时器：调用update_timer设置下一次中断。
    2. 任务调度：若启用多任务，调用on_timer_tick处理时间片轮转或任务切换。
  4. 启用中断

apps::monolithic_userboot::src::main.rs

最终进入用户程序

fn main() {
    axstarry::fs_init();
    let testcase = "busybox sh";
    axstarry::run_testcase(testcase);
    axstarry::println(format!("System halted with exit code {}", 0).as_str());
}