未在 Linux 内核初始化

问题描述

背景

我正在通过 Yocto 为某些供应商提供的嵌入式硬件提供 Linux 内核。我已将映像配置为通过带有 initramfs 且 无 rootfs 的 fitImage 启动（有持久存储，但这完全供用户空间应用程序使用）。想一想 PXE 实时图像，您就不会远了。

事情一直很顺利，直到我的 initramfs 图像超过了 ~128MB 标记。在此之下，一切都按预期启动，并且所有驱动程序都没有问题。在此标记之上，内核仍可启动，但许多驱动程序（尽管不是全部）并未绑定。这非常令人困惑，因为所有驱动程序都是静态构建到内核中的（该平台上没有使用任何模块）。不幸的是，其中一个模块运行平台看门狗，这会导致完全可预测的重启。

到目前为止，我已经验证了所有符号都存在于 vmlinux 映像中：

$ objdump -x vmlinux | grep mtk_wdt
0000000000000000 l    df *ABS*  0000000000000000 mtk_wdt.c
ffffff800880ac40 l     F .text  000000000000004c mtk_wdt_stop
ffffff800880ac90 l     F .text  0000000000000040 mtk_wdt_shutdown
ffffff80091de778 l     F .init.text     0000000000000020 mtk_wdt_driver_init
ffffff800880acd0 l     F .text  000000000000004c mtk_wdt_ping
ffffff800880ad20 l     F .text  0000000000000070 mtk_wdt_set_timeout
ffffff800880ad90 l     F .text  0000000000000074 mtk_wdt_start
ffffff800880ae08 l     F .text  0000000000000144 mtk_wdt_resume
ffffff800880af50 l     F .text  0000000000000120 mtk_wdt_suspend
ffffff800880b070 l     F .text  0000000000000080 mtk_wdt_remove
ffffff80088977a8 l     F .text  0000000000000210 mtk_wdt_isr
ffffff80091fe0a0 l     F .exit.text     000000000000001c mtk_wdt_driver_exit
ffffff800880b4f0 l     F .text  0000000000000310 mtk_wdt_probe
ffffff8008c2acd8 l     O .rodata        0000000000000028 mtk_wdt_info
ffffff8008c2ad00 l     O .rodata        0000000000000050 mtk_wdt_ops
ffffff8008c2ad98 l     O .rodata        00000000000000b8 mtk_wdt_pm_ops
ffffff8008c2ae50 l     O .rodata        0000000000000190 mtk_wdt_dt_ids
ffffff80093a3cb8 l     O .data  00000000000000b0 mtk_wdt_driver
ffffff800a199368 l     O .bss   0000000000000008 mtk_wdt1
ffffff8009285598 l     O .init.data     0000000000000008 __initcall_mtk_wdt_driver_init6

此外，在 fitImage 组装之前、fitImage 组装之后和解压到系统内存（通过引导加载程序）之后，我有二进制内核（例如 linux.bin）、initramfs 和设备树的 sha256 校验和；都匹配。据我所知，构建的内容就是解压和启动的内容。

此外，我启用了 initcall_debug，虽然我看到了其他 __initcall()，但不出所料，未绑定的驱动程序丢失了。

我知道设备存在于设备树中并且配置正确。启动后，在看门狗启动之前，我获得了大约 5 秒的控制台访问权限；刚好有足够的时间得到一两个命令。在“工作”图像 (initramfs ~128MB) 上，/sys/bus/platform/devices 的内容是相同的，我可以看到（除其他外），我的看门狗：

$ ls -lha /sys/bus/platform/devices
...
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Jan  1 00:00 10007000.watchdog -> ../../../devices/platform/10007000.watchdog

执行相同的测试但比较 /sys/bus/platform/devices 显示了未被 __initcall() 调用为缺失的驱动程序。

我检查过的其他一些集体事项：

• 设备树。工作图像和损坏图像都使用相同的 DTB。如上所述，我还验证了内存中的设备树。不使用设备树覆盖。
• 真实内存负载偏移。一切都在应有的地方，每个区域都有足够的空间。我可以在内存中移动内核，无论位置如何，问题仍然存在。
• 记性不好。这种故障在多个单元中同样发生。
• 压缩不良。无论内核/ initramfs 压缩如何，问题都会出现。目前我正在测试所有未压缩的东西，以尽量减少破损点。
• 签名错误。我已禁用签名验证（毕竟应用于 fitImage 分区映像）；那里也没有骰子。
• 尝试将 initramfs 直接捆绑到内核中。没变化。现在，我将 initramfs 内置到 fitImage 中，但以其他方式独立加载和验证。
• 错误的内核命令行参数。我正在使用 root=/dev/ram initrd=0x48000000,384M 并一直跟踪到 init/initramfs.c 完成解包。我能够验证传递的偏移量确实在正确的虚拟内存空间中，并且总和为 384M。
• 根据 this 论坛帖子更新内核链接器脚本。我可以看到通过 objdump 在 vmlinux 中生成的 .initramfs 部分，但问题仍然存在。

综上所述，我唯一不知道如何验证的是从vmlinux跳转到linux.bin。这是通过 objcopy 在 Yocto 中完成的，如下所示：

[ -n "${vmlinux_path}" ] && ${OBJCOPY} -O binary -R .note -R .comment -S "${vmlinux_path}" linux.bin

问题

1. 如何验证给定的符号是否包含在最终的 linux.bin 中？
2. 哪些机制会影响在构建时包含或排除给定符号？
3. 内核构建和运行时的哪些部分受 initramfs 大小的影响？
4. 是否有任何其他工具/技术/部落智慧可以帮助调试这种情况？

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编辑 1：

以下是所有内容和空间利用率的基本内存映射。如上所述和评论中，我可以将内核、DTB 和 initramfs 重新定位到（几乎）任意位置，但问题仍然存在。

0x40000000 - 0x40001000 = Bootloader arg area (Fixed usage)
0x40080000 - 0x41EDFFFF = Kernel (~12MB / 29.5MB used)
0x41E00000 - 0x42FF5FFF = Trampoline (96 bytes / ~6MB used)
0x42FF6000 - 0x42FFFFFF = ATF BL3-1 (Fixed usage)
0x43000000 - 0x43FFFFFF = Trusted OS (~476K / 16M used)
0x44000000 - 0x44FFFFFF = DTB (~77.3K / 16M used)
0x45000000 - 0x47FFFFFF = Trusted OS memory (dynamic)
0x48000000 - 0x5FFFFFFF = Initramfs (~129MB / 384MB used)
0x60000000 - MEM END    = Free

解决方法

所以，像大多数内核问题一样，真正的问题不在我认为的地方。事实证明，该问题是由 init 列表中较早的其他驱动程序之一导致内核挂起，从而阻止了看门狗驱动程序的注册。这如何受到 initramfs 的影响超出了我的范围，这是它自己的问题。

对于将来遇到此问题的任何人，下面列出了我上述具体问题的答案：

1. 如何验证给定的符号是否包含在最终的 linux.bin 中？

我无法弄清楚如何静态地做到这一点。也就是说，我能够在运行时通过将 printk() 添加到 do_initcall_level 中的 init/main.c 来打印 init 函数的地址。然后可以将打印的地址与 vmlinux 上的 objdump 输出进行比较（有关咒语，请参阅我的问题）。

可以在 here 中找到对 initcall 过程的非常有用且深入的描述。

请注意，您还可以打开 initcall_debug，它将打印每个函数名称。就我而言，我想要原始地址，这就是我选择 printk() 方法的原因。

2. 哪些机制会影响在构建时包含或排除给定符号？

其中大部分归结为您的 .config。绝大多数包含/排除是通过预处理器完成的。其他有用的项目是 include/asm-generic/vmlinux.lds.h 处的链接器脚本通用标头和设备 arch/<arch>/*/*.lds 处的平台链接器脚本。

3. 内核构建和运行时的哪些部分受 initramfs 大小的影响？

仍然不知道这个。

4. 是否有任何其他工具/技术/部落智慧可以帮助调试这种情况？

不要惊慌