內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配函數(shù) - S3C2410 bootloader(vivi)閱讀筆記

　　heap_init 函數(shù)在SDRAM中指定了一塊1M大小的內(nèi)存作為heap(起始地址HEAP_BASE = 0x33e00000)，并在heap的開(kāi)頭定義了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)blockhead。事實(shí)上，heap就是使用一系列的blockhead數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)描述和操作的。每個(gè)blockhead數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)著一塊heap內(nèi)存，假設(shè)一個(gè)blockhead數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存放位置為A，則它對(duì)應(yīng)的可分配內(nèi)存地址為“A + sizeof(blockhead)”到“A + sizeof(blockhead) + size - 1”。blockhead數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在lib/heap.c中定義：

　　1 typedef struct blockhead_t {

　　2 int32 signature; //固定為BLOCKHEAD_SIGNATURE

　　3 bool allocated; //此區(qū)域是否已經(jīng)分配出去：0-N，1-Y

　　4 unsigned long size; //此區(qū)域大小

　　5 struct blockhead_t *next; //鏈表指針

　　6 struct blockhead_t *prev; //鏈表指針

　　7 } blockhead;

　　現(xiàn)在來(lái)看看heap是如何運(yùn)作的(如果您不關(guān)心heap實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，這段可以跳過(guò))。vivi對(duì)heap的操作比較簡(jiǎn)單，vivi中有一個(gè)全局變量 static blockhead *gHeapBase，它是heap的鏈表頭指針，通過(guò)它可以遍歷所有blockhead數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)需要?jiǎng)討B(tài)申請(qǐng)一塊sizeA大小的內(nèi)存，則 mmalloc函數(shù)從gHeapBase開(kāi)始搜索blockhead數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)blockhead滿足：

　　(1) allocated = 0 //表示未分配

　　(2) size > sizeA，則找到了合適的blockhead，

　　滿足上述條件后，進(jìn)行如下操作：

　　a.allocated設(shè)為1

　　b.如果size – sizeA > sizeof(blockhead)，則將剩下的內(nèi)存組織成一個(gè)新的blockhead，放入鏈表中

　　c.返回分配的內(nèi)存的首地址釋放內(nèi)存的操作更簡(jiǎn)單，直接將要釋放的內(nèi)存對(duì)應(yīng)的blockhead數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的allocated設(shè)為0即可。

　　heap_init函數(shù)直接調(diào)用mmalloc_init函數(shù)進(jìn)行初始化，此函數(shù)代碼在lib/heap.c中，比較簡(jiǎn)單，初始化gHeapBase即可：

　　[main(int argc, char *argv[]) > heap_init(void) > mmalloc_init(unsigned char *heap, unsigned long size)]

　　1 static inline int mmalloc_init(unsigned char *heap, unsigned long size)

　　2 {

　　3 if (gHeapBase != NULL) return -1;

　　4 DPRINTK("malloc_init(): initialize heap area at 0x%08lx, size = 0x%08lx\n", heap, size);

　　5 gHeapBase = (blockhead *)(heap);

　　6 gHeapBase->allocated=FALSE;

　　7 gHeapBase->signature=BLOCKHEAD_SIGNATURE;

　　8 gHeapBase->next=NULL;

　　9 gHeapBase->prev=NULL;

　　10 gHeapBase->size = size - sizeof(blockhead);

　　11 return 0;

　　12 }

　　static blockhead *gHeapBase = NULL; 這個(gè)就是上面稱(chēng)贊的全局變量了，定義在lib/heap.c中。上面就是個(gè)鏈表操作，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，看來(lái)搞這個(gè)也得好好學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)啊，不然內(nèi)存搞的溢出、浪費(fèi)可就哭都來(lái)不及了。

　　5、Step 5：mtd_dev_init()

　　所謂MTD(Memory Technology Device)相關(guān)的技術(shù)。在linux系統(tǒng)中，我們通常會(huì)用到不同的存儲(chǔ)設(shè)備，特別是FLASH設(shè)備。為了在使用新的存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，我們能更簡(jiǎn)便地提供它的驅(qū)動(dòng)程序，在上層應(yīng)用和硬件驅(qū)動(dòng)的中間，抽象出MTD設(shè)備層。驅(qū)動(dòng)層不必關(guān)心存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)格式如何，比如是FAT32、ETX2還是FFS2或其它。它僅僅提供一些簡(jiǎn)單的接口，比如讀寫(xiě)、擦除及查詢。如何組織數(shù)據(jù)，則是上層應(yīng)用的事情。MTD層將驅(qū)動(dòng)層提供的函數(shù)封裝起來(lái)，向上層提供統(tǒng)一的接口。這樣，上層即可專(zhuān)注于文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，而不必關(guān)心存儲(chǔ)設(shè)備的具體操作。這段亂七八糟的話也許比較讓人暈，也可以這樣理解在設(shè)備驅(qū)動(dòng)(此處指存儲(chǔ)設(shè)備)和上層應(yīng)用之間還存在著一層，共三層，這個(gè)中間層就是MTD技術(shù)的產(chǎn)物。通常可以將它視為驅(qū)動(dòng)的一部分，叫做上層驅(qū)動(dòng)，而那些實(shí)現(xiàn)設(shè)備的讀、寫(xiě)操作的驅(qū)動(dòng)稱(chēng)為下層驅(qū)動(dòng)，上層驅(qū)動(dòng)將下層驅(qū)動(dòng)封裝，并且留給其上層應(yīng)用一些更加容易簡(jiǎn)單的接口。

　　在我們即將看到的代碼中，使用mtd_info數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示一個(gè)MTD 設(shè)備，使用nand_chip數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示一個(gè)nand flash芯片。在mtd_info結(jié)構(gòu)中，對(duì)nand_flash結(jié)構(gòu)作了封裝，向上層提供統(tǒng)一的接口。比如，它根據(jù)nand_flash提供的 read_data(讀一個(gè)字節(jié))、read_addr(發(fā)送要讀的扇區(qū)的地址)等函數(shù)，構(gòu)造了一個(gè)通用的讀函數(shù)read，將此函數(shù)的指針作為自己的一個(gè)成員。而上層要讀寫(xiě)flash時(shí)，執(zhí)行mtd_info中的read、write函數(shù)即可。

　　mtd_dev_init()用來(lái)掃描所使用的 NAND Flash的型號(hào)，構(gòu)造MTD設(shè)備，即構(gòu)造一個(gè)mtd_info的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于S3C2410來(lái)說(shuō)，它直接調(diào)用mtd_init()，mtd_init 又調(diào)用smc_init()，此函數(shù)在drivers/mtd/maps/s3c2410_flash.c中：

　　[main(int argc,char *argv[])>mtd_dev_init()>mtd_init()]

　　1 int mtd_init(void)

　　2 {

　　3 int ret;

　　4 #ifdef CONFIG_MTD_CFI /*is not set*/

　　5 ret = cfi_init();

　　6 #endif

　　7 #ifdef CONFIG_MTD_SMC9 /* =y */

　　8 ret = smc_init();

　　9 #endif

　　10 #ifdef CONFIG_S3C2410_AMD_BOOT /*is not set*/

　　11 ret = amd_init();

　　12 #endif

　　13 if (ret) {

　　14 mymtd = NULL;

　　15 return ret;

　　16 }

　　17 return 0;

　　18 }

　　顯而易見(jiàn)，該函數(shù)應(yīng)取第二項(xiàng)，這項(xiàng)在autoconf.h中定義了。

　　[main(int argc, char *argv[]) > mtd_dev_init() > mtd_init() > smc_init()]

　　1 static int

　　2 smc_init(void)

　　3 {

　　/*struct mtd_info *mymtd，數(shù)據(jù)類(lèi)型在include/mtd/mtd.h*/

　　/*strcut nand_chip在include/mtd/nand.h中定義*/

　　4 struct nand_chip *this;

　　5 u_int16_t nfconf;

　　/* Allocate memory for MTD device structure and private data */

　　6 mymtd = mmalloc(sizeof(struct mtd_info) + sizeof(struct nand_chip));

　　7 if (!mymtd) {

　　8 printk("Unable to allocate S3C2410 NAND MTD device structure.\n");

　　9 return -ENOMEM;

　　10 }

　　/* Get pointer to private data */

　　11 this = (struct nand_chip *)(&mymtd[1]);

　　/* Initialize structures */

　　12 memset((char *)mymtd, 0, sizeof(struct mtd_info));

　　13 memset((char *)this, 0, sizeof(struct nand_chip));

　　/* Link the private data with the MTD structure */

　　14 mymtd->priv = this;

　　/* set NAND Flash controller */

　　15 nfconf = NFCONF;

　　/* NAND Flash controller enable */

　　16 nfconf |= NFCONF_FCTRL_EN;

　　/* Set flash memory timing */

　　17 nfconf &= ~NFCONF_TWRPH1; /* 0x0 */

　　18 nfconf |= NFCONF_TWRPH0_3; /* 0x3 */

　　19 nfconf &= ~NFCONF_TACLS; /* 0x0 */

　　20 NFCONF = nfconf;

　　/* Set address of NAND IO lines */

　　21 this->hwcontrol = smc_hwcontrol;

　　22 this->write_cmd = write_cmd;

　　23 this->write_addr = write_addr;

　　24 this->read_data = read_data;

　　25 this->write_data = write_data;

　　26 this->wait_for_ready = wait_for_ready;

　　/* Chip Enable -> RESET -> Wait for Ready -> Chip Disable */

　　27 this->hwcontrol(NAND_CTL_SETNCE);

　　28 this->write_cmd(NAND_CMD_RESET);

　　29 this->wait_for_ready();

　　30 this->hwcontrol(NAND_CTL_CLRNCE);

　　31 smc_insert(this);

　　32 return 0;

　　33 }

　　6 -14行構(gòu)造了一個(gè)mtd_info結(jié)構(gòu)和nand_flash結(jié)構(gòu)，前者對(duì)應(yīng)MTD設(shè)備，后者對(duì)應(yīng)nand flash芯片(如果您用的是其他類(lèi)型的存儲(chǔ)器件，比如nor flash，這里的nand_flash結(jié)構(gòu)應(yīng)該換為其他類(lèi)型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))。MTD設(shè)備是具體存儲(chǔ)器件的抽象，那么在這些代碼中這種關(guān)系如何體現(xiàn)呢——第 14行的代碼把兩者連結(jié)在一起了。事實(shí)上，mtd_info結(jié)構(gòu)中各成員的實(shí)現(xiàn)(比如read、write函數(shù))，正是由priv變量所指向的 nand_flash的各類(lèi)操作函數(shù)(比如read_addr、read_data等)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　15-20行是初始化S3C2410上的 NAND FLASH控制器。前面分配的nand_flash結(jié)構(gòu)還是空的，現(xiàn)在當(dāng)然就是填滿它的各類(lèi)成員了，這正是21-26行做的事情。27-30行對(duì)這塊 nand flash作了一下復(fù)位操作。最后，也是最復(fù)雜的部分，根據(jù)剛才填充的nand_flash結(jié)構(gòu)，構(gòu)造mtd_info結(jié)構(gòu)，這由31行的 smc_insert函數(shù)調(diào)用smc_scan完成。

　　這才是VIVI啟動(dòng)的第5步，還有三步就完成了啟動(dòng)了，同時(shí)我的這篇閱讀筆記也就OVER了。