3.6.3 物理内存信息
在内核初始化的过程中，引导内存分配器负责分配内存，问题是：引导内存分配器怎么知道内存的大小和物理地址范围？
ARM64架构使用扁平设备树（Flattened Device Tree, FDT）描述板卡的硬件信息，好处是可以把板卡特定的代码从内核中删除，编译生成通用的板卡无关的内核。驱动开发者编写设备树源文件（Device Tree Source, DTS），存放在目录“arch/arm64/boot/dts”下，然后使用设备树编译器（Device Tree Compiler, DTC）把设备树源文件转换成设备树二进制文件（Device Tree Blob, DTB），接着把设备树二进制文件写到存储设备上。设备启动时，引导程序把设备树二进制文件从存储设备读到内存中，引导内核的时候把设备树二进制文件的起始地址传给内核，内核解析设备树二进制文件后得到硬件信息。
设备树源文件是文本文件，扩展名是“.dts”，描述物理内存布局的方法如下：
/ {
#address-cells = <2>;
#size-cells = <2>;
memory@80000000 {
device_type = "memory";
reg = <0x00000000 0x80000000 0 0x80000000>,
<0x00000008 0x80000000 0 0x80000000>;
};
};
“/”是根节点。
属性“#address-cells”定义一个地址的单元数量，属性“#size-cells”定义一个长度的单元数量。单元（cell）是一个32位数值，属性“#address-cells = <2>”表示一个地址由两个单元组成，即地址是一个64位数值；属性“#size-cells = <2>”表示一个长度由两个单元组成，即长度是一个64位数值。
“memory”节点描述物理内存布局，“@”后面的设备地址用来区分名字相同的节点，如果节点有属性“reg”，那么设备地址必须是属性“reg”的第一个地址。如果有多块内存，可以使用多个“memory”节点来描述，也可以使用一个“memory”节点的属性“reg”的地址/长度列表来描述。
属性“device_type”定义设备类型，“memory”节点的属性“device_type”的值必须是“memory”。
属性“reg”定义物理内存范围，值是一个地址/长度列表，每个地址包含的单元数量是由根节点的属性“#address-cells”定义的，每个长度包含的单元数量是由根节点的属性“#size-cells”定义的。在上面的例子中，第一个物理内存范围的起始地址是“0x00000000 0x80000000”，长度是“0 0x80000000”，即起始地址是2GB，长度是2GB；第二个物理内存范围的起始地址是“0x00000008 0x80000000”，长度是“0 0x80000000”，即起始地址是34GB，长度是2GB。
内核在初始化的时候调用函数early_init_dt_scan_nodes以解析设备树二进制文件，从而得到物理内存信息。
start_kernel() ->setup_arch() ->setup_machine_fdt() ->early_init_dt_scan() ->early_
init_dt_scan_nodes()
drivers/of/fdt.c
1 void __init early_init_dt_scan_nodes(void)
2 {
3 …
4 /* 初始化size-cells和address-cells信息 */
5 of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_root, NULL);
6
7 /* 调用函数early_init_dt_add_memory_arch设置内存 */
8 of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_memory, NULL);
9 }
第5行代码，调用函数early_init_dt_scan_root，解析根节点的属性“#address-cells”得到地址的单元数量，保存在全局变量dt_root_addr_cells中；解析根节点的属性“#size-cells”得到长度的单元数量，保存在全局变量dt_root_size_cells中。
第8行代码，调用函数early_init_dt_scan_memory，解析“memory”节点得到物理内存布局。
函数early_init_dt_scan_memory负责解析“memory”节点，其主要代码如下：
drivers/of/fdt.c
1 int __init early_init_dt_scan_memory(unsigned long node, const char *uname,
2 int depth, void *data)
3 {
4 const char *type = of_get_flat_dt_prop(node, "device_type", NULL);
5 const __be32 *reg, *endp;
6 int l;
7 …
8
9 /* 只扫描 "memory" 节点 */
10 if (type == NULL) {
11 /* 如果没有属性“device_type”，判断节点名称是不是“memory@0”*/
12 if (! IS_ENABLED(CONFIG_PPC32) || depth ! = 1 || strcmp(uname, "memory@0") ! = 0)
13 return 0;
14 } else if (strcmp(type, "memory") ! = 0)
15 return 0;
16
17 reg = of_get_flat_dt_prop(node, "linux, usable-memory", &l);
18 if (reg == NULL)
19 reg = of_get_flat_dt_prop(node, "reg", &l);
20 if (reg == NULL)
21 return 0;
22
23 endp = reg + (l / sizeof(__be32));
24 …
25
26 while ((endp - reg) >= (dt_root_addr_cells + dt_root_size_cells)) {
27 u64 base, size;
28
29 base = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, ®);
30 size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, ®);
31
32 if (size == 0)
33 continue;
34 …
35 early_init_dt_add_memory_arch(base, size);
36 …
37 }
38
39 return 0;
40 }
第4行代码，解析节点的属性“device_type”。
第14行代码，如果属性“device_type”的值是“memory”，说明这个节点描述物理内存信息。
第17～19行代码，解析属性“linux, usable-memory”，如果不存在，那么解析属性“reg”。这两个属性都用来定义物理内存范围。
第26～37行代码，解析出每块内存的起始地址和大小后，调用函数early_init_dt_add_memory_arch。
函数early_init_dt_add_memory_arch的主要代码如下：
drivers/of/fdt.c
void __init __weak early_init_dt_add_memory_arch(u64 base, u64 size)
{
const u64 phys_offset = MIN_MEMBLOCK_ADDR;
if (! PAGE_ALIGNED(base)) {
if (size < PAGE_SIZE - (base & ~PAGE_MASK)) {
pr_warn("Ignoring memory block 0x%llx - 0x%llx\n",
base, base + size);
return;
}
size -= PAGE_SIZE - (base & ~PAGE_MASK);
base = PAGE_ALIGN(base);
}
size &= PAGE_MASK;
if (base > MAX_MEMBLOCK_ADDR) {
pr_warning("Ignoring memory block 0x%llx - 0x%llx\n",
base, base + size);
return;
}
if (base + size - 1 > MAX_MEMBLOCK_ADDR) {
pr_warning("Ignoring memory range 0x%llx - 0x%llx\n",
((u64)MAX_MEMBLOCK_ADDR) + 1, base + size);
size = MAX_MEMBLOCK_ADDR - base + 1;
}
if (base + size < phys_offset) {
pr_warning("Ignoring memory block 0x%llx - 0x%llx\n",
base, base + size);
return;
}
if (base < phys_offset) {
pr_warning("Ignoring memory range 0x%llx - 0x%llx\n",
base, phys_offset);
size -= phys_offset - base;
base = phys_offset;
}
memblock_add(base, size);
}
函数early_init_dt_add_memory_arch对起始地址和长度做了检查以后，调用函数memblock_add把物理内存范围添加到memblock.memory中。