創建啟動頁表：

在匯編代碼階段的head.S文件中，負責創建映射關系的函數是create_page_tables。create_page_tables函數負責identity mapping和kernel image mapping。

• identity map：是指把idmap_text區域的物理地址映射到相等的虛擬地址上，這種映射完成后，其虛擬地址等于物理地址。idmap_text區域都是一些打開MMU相關的代碼。
• kernel image map：將kernel運行需要的地址（kernel txt、rodata、data、bss等等）進行映射。

arch/arm64/kernel/head.S:
ENTRY(stext)
        bl      preserve_boot_args
        bl      el2_setup                       // Drop to EL1, w0=cpu_boot_mode
        adrp    x23, __PHYS_OFFSET
        and     x23, x23, MIN_KIMG_ALIGN - 1    // KASLR offset, defaults to 0
        bl      set_cpu_boot_mode_flag
        bl      __create_page_tables
        /*
         * The following calls CPU setup code, see arch/arm64/mm/proc.S for
         * details.
         * On return, the CPU will be ready for the MMU to be turned on and
         * the TCR will have been set.
         */
        bl      __cpu_setup                     // initialise processor
        b       __primary_switch
ENDPROC(stext)

__create_page_tables主要執行的就是identity map和kernel image map：

 __create_page_tables:
......
        create_pgd_entry x0, x3, x5, x6
        mov     x5, x3                          // __pa(__idmap_text_start)
        adr_l   x6, __idmap_text_end            // __pa(__idmap_text_end)
        create_block_map x0, x7, x3, x5, x6

        /*
         * Map the kernel image (starting with PHYS_OFFSET).
         */
        adrp    x0, swapper_pg_dir
        mov_q   x5, KIMAGE_VADDR + TEXT_OFFSET  // compile time __va(_text)
        add     x5, x5, x23                     // add KASLR displacement
        create_pgd_entry x0, x5, x3, x6
        adrp    x6, _end                        // runtime __pa(_end)
        adrp    x3, _text                       // runtime __pa(_text)
        sub     x6, x6, x3                      // _end - _text
        add     x6, x6, x5                      // runtime __va(_end)
        create_block_map x0, x7, x3, x5, x6
 ......

其中調用create_pgd_entry進行PGD及所有中間level(PUD, PMD)頁表的創建，調用create_block_map進行PTE頁表的映射。關于四級頁表的關系如下圖所示，這里就不進一步解釋了。

 

匯編結束后的內存映射關系如下圖所示：

 

當執行完上面的map之后，MMU就已經打開了并且開始進入C代碼運行階段，那么下一步就要對dtb進行映射了。

fixmap區之dtb map：

 

在執行setup_arch中，會最先進行early_fixmap_init()，這個函數就是用來map dtb的，但是它只會建立dtb對應的這段物理地址中間level的頁表entry，而最后一個level的頁表映射則通過setup_machine_fdt函數里的fixmap_remap_fdt來創建。

void *__init fixmap_remap_fdt(phys_addr_t dt_phys)
{
     void *dt_virt;
     int size;

     dt_virt = __fixmap_remap_fdt(dt_phys, &size, PAGE_KERNEL_RO);
     if (!dt_virt)
         return NULL;

     memblock_reserve(dt_phys, size);
     return dt_virt;
 }

fixmap_remap_fdt主要是為fdt建立地址映射，在該函數的最后，順便就調用memblock_reserve保留了該段內存。

可以看出dtb的映射采用的是fixmap，所謂fixmap就是固定映射，它需要我們明確的知道想要映射的物理地址，并把這段地址映射到想要映射的虛擬地址上。當然這里固定映射還有些片面，因為在fixmap機制實現上，也有支持動態分配虛擬地址的功能，這個功能主要用于臨時fixmap映射（這個臨時映射就是用來執行early ioremap使用的。），而dtb的映射屬于永久映射。

fixmap區之early ioremap:

對于一些硬件需要在內存管理系統起來之前就要工作的，我們就可以使用這種機制來映射內存給這些硬件driver使用。各個模塊在使用完early ioremap的地址后，需要盡快把這段映射的虛擬地址釋放掉，這樣才能反復被其他模塊繼續申請使用。

early_ioremap_init會調用early_ioremap_setup：

可見它的實現是依賴fixmap的，所以它必須要在early_fixmap_init之后才能運行。

注意：如果想要在伙伴系統初始化之前進行設備寄存器的訪問，那么可以考慮early IO remap機制。

至此我們已經知道dtb和early ioremap都是在fixmap區的，如下圖：

 

系統內存的布局：

完成dtb的map之后，內核可以訪問這一段的內存了，通過解析dtb中的內容，內核可以勾勒出整個內存布局的情況，為后續內存管理初始化奠定基礎。這一步主要在setup_machine_fdt中完成。這里就不看代碼了，其調用流程是：setup_machine_fdt->early_init_dt_scan->early_init_dt_scan_nodes

 

就像注釋中所示內核根據dtb的不同node勾勒出choosen node，root node，memory node相應內存區域。

除了這3個node，還有一個reserved-memory node，它是在上面講到dtb map的時候fixmap_remap_fdt函數做的。下面我們看下這4個node的具體實現。

• choosen node     該節點有一個bootargs屬性，該屬性定義了內核的啟動參數，比如mem= xx，此外，還處理initrd相關的property，并保存在initrd_start和initrd_end這兩個全局變量中。
• root node 與內存無關，暫時不詳述，以后有機會講到device tree系列再詳述。
• memory node    

通過memblock_add加入到memblock.memory對應的memblock_type鏈表中進行管理。

接下來到arm64_memblock_init函數：

void __init arm64_memblock_init(void)
{
......
     memblock_reserve(__pa_symbol(_text), _end - _text); 1.kernel image保留區
 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
     if (initrd_start) {
         memblock_reserve(initrd_start, initrd_end - initrd_start); 2.initrd保留區
         /* the generic initrd code expects virtual addresses */
         initrd_start = __phys_to_virt(initrd_start);
         initrd_end = __phys_to_virt(initrd_end);
     }
 #endif
     early_init_fdt_scan_reserved_mem(); 3.dts中配置為保留的區域
......
}

• reserve內核代碼、數據區等（_text到_end那一段，具體的內容可以參考內核鏈接腳本）
• 保留initital ramdisk image區域（從initrd_start到initrd_end區域）
• reserved-memory node 如下所示：

 

通過上面的一系列操作，需要動態管理的內存已經被放到了memory type和reserved type這兩個region中了，現在內存已經被memblock模塊所管理了，這只是啟動后的第一步......