U-Boot GOT表分析和u-boot.lds解讀

来源:http://www.cnblogs.com/julyatgalileo/archive/2016/03/02/5233428.html
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轉自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_70dd16910100zab6.html u-boot-2010.09/arch/powerpc/cpu/mpc86xx/start.S文件中的創建GOT段的代碼片段如下： // Set up GOT: Global Offset


轉自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_70dd16910100zab6.html

u-boot-2010.09/arch/powerpc/cpu/mpc86xx/start.S文件中的創建GOT段的代碼片段如下：

 // Set up GOT: Global Offset Table

 // Use r12 to access the GOT

       START_GOT

       GOT_ENTRY(_GOT2_TABLE_)

       GOT_ENTRY(_FIXUP_TABLE_)

       GOT_ENTRY(_start)

       GOT_ENTRY(_start_of_vectors)

       GOT_ENTRY(_end_of_vectors)

       GOT_ENTRY(transfer_to_handler)

       GOT_ENTRY(__init_end)

       GOT_ENTRY(_end)

       GOT_ENTRY(__bss_start)

       END_GOT

操作GOT表的函數在u-boot-2010.09/include/ppc_asm.tmpl文件中，相關代碼如下：

 // These definitions simplify the ugly declarations necessary for GOT

 // definitions.

 // Stolen from prepboot/bootldr.h, (C) 1998 Gabriel Paubert, [email protected]

 // Uses r12 to access the GOT

 

#define START_GOT                 \

       .section  ".got2","aw";      \

.LCTOC1 = .+32768                                 <1>

 

#define END_GOT                            \

       .text                                      <2>

 

#define GET_GOT                            \      <3>

       bl    1f           ;      \

       .text       2            ;      \

0:    .long       .LCTOC1-1f  ;      \

       .text                     ;      \

1:    mflr              r12         ;      \

       lwz  r0,0b-1b(r12) ;      \

       add  r12,r0,r12      ;

 

#define GOT_ENTRY(NAME)    .L_ ## NAME = . - .LCTOC1 ; .long NAME     <4>

#define GOT(NAME)          .L_ ## NAME (r12)                          <5>

 

分析：

<1>: START_GOT定義了段“got2”，屬性為“allocatable and writable”，並定義了變數.LCTOC1，.LCTOC1的值是表的最高地址;如果設表的起始地址為TABLE_START，則.LCTOC1的值為TABLE_START+0x8000；

<2>:END_GOT定義為子節.text 的起始處；

<3>:

GET_GOT用於初始化GOT表。首先程式跳轉到標號為“1”的地址處（bl 1f），然後將lr的值賦值給r12（此時lr的值為“1:”的地址值）。然後令r0 = 0b - 1b(r12)，0b為“0：”處的地址值，1b為“1：”處的地址值。這樣r0就等於“0：”處的值，也就是.LCTOC1-1f。最後r12 = r0 + r12 = .LCTOC1 - 1f + 1f = .LCTOC1，也就是等於GOT表的最高地址。

<4>:

GOT_ENTRY定義了變數.L_NAME，其值為當前表項的地址(.)-.LCTOC1。如果設NAME的表項偏移地址為NAME_OFFSET，那麼.L_NAME = . - .LCTOC1 = TABLE_START + NAME_OFFSET – (TABLE_START + 0x8000）= NAME_OFFSET - 0x8000。之後將名字為NAME的offset值寫入當前表項，這些offset值是在編譯的時候確定的。

備註：##是字元串連接符，比如L_##TOM其實就是字元串L_TOM

<5>:

GOT(NAME)的值定義為.L_NAME(r12)，這裡面r12的值為表的最高地址，也就是.LCTOC1的值。

這樣GOT(NAME) = .L_NAME + r12= .L_NAME + .LCTOC1 = NAME_OFFSET - 0x8000 + TABLE_START + 0x8000 = NAME_OFFSET + TABLE_START，也就是NAME所在表項的地址。這樣，通過查表，就可以找到當初存儲在表中的名字為NAME的offset值。

小結：

START_GOT用於定義表的開始，END_GOT用於定義表的結束，GOT_ENTRY用於將offset寫入表中，GOT用於從表中讀出 offset，GET_GOT用於將表進行初始化

動態庫要解決的一個問題是代碼/變數地址在編譯時不能確定，GOT就是用來解決這個問題的技術。 u-boot運行時要從Flash搬到RAM高端，RAM大小是運行時檢測出來的，編譯時不能確定，這和動態庫面對的問題相同，正好可以用GOT技術解決

參考資料：

http://blog.csdn.net/foriner/article/details/5847501

關於GOT表的機制可以參考我的一篇博文：

http://blog.sina.com.cn/s/blog_70dd16910100r1gi.html

 

第二部分 u-boot.lds解讀

2.1：board/freescale/mpc8641hpcn/目錄下有兩個文件：u-boot.lds和config.mk

u-boot.lds定義了整個程式編譯之後的連接過程，決定了一個可執行程式的各個段的存儲位置，從中可以找到u-boot的函數入口。config.mk文件用於設置TEXT_BASE的地址，該地址就是代碼運行的鏈接地址。

下麵我們來分析u-boot.lds和config.mk文件。

備註：我分析的U-Boot版本為：u-boot-2010.09.tar.bz2

2.2：具體分析及註解如下

OUTPUT_ARCH(powerpc)

//指定輸出的可執行文件的平臺為powerpc

SECTIONS

{

//指定各個段內容，只讀的各個節(section)均放到代碼段(text)中

  .interp : { *(.interp) }

//定義 .interp段,該段由所有代碼的.interp段共同組成

  .hash          : { *(.hash)           }

//.hash段: 由所有代碼的.hash段共同組成,hash表允許在不對全表元素進行線性搜索的情況下快速訪問所有的符合表項。

  .dynsym     : { *(.dynsym)    }

  .dynstr      : { *(.dynstr)             }

  .rel.text      : { *(.rel.text)     }

  .rela.text     : { *(.rela.text)    }

  .rel.data      : { *(.rel.data)    }

  .rela.data     : { *(.rela.data)   }

  .rel.rodata    : { *(.rel.rodata) }

  .rela.rodata   : { *(.rela.rodata)       }

  .rel.got       : { *(.rel.got)     }

  .rela.got      : { *(.rela.got)   }

  .rel.ctors     : { *(.rel.ctors)   }

  .rela.ctors    : { *(.rela.ctors) }

  .rel.dtors     : { *(.rel.dtors)   }

  .rela.dtors    : { *(.rela.dtors) }

  .rel.bss       : { *(.rel.bss)           }

  .rela.bss      : { *(.rela.bss)          }

  .rel.plt       : { *(.rel.plt)              }

  .rela.plt      : { *(.rela.plt)            }

  .init          : { *(.init)  }

  .plt : { *(.plt) }

  .text      :

//定義文本段

  {

arch/powerpc/cpu/mpc86xx/start.o      (.text)

//文本段的第一部分start.S，後跟其他做文本段

    arch/powerpc/cpu/mpc86xx/traps.o (.text)

    arch/powerpc/cpu/mpc86xx/interrupts.o (.text)

    arch/powerpc/cpu/mpc86xx/cpu_init.o (.text)

    arch/powerpc/cpu/mpc86xx/cpu.o (.text)

    arch/powerpc/cpu/mpc86xx/speed.o (.text)

    common/dlmalloc.o (.text)

    lib/crc32.o (.text)

    arch/powerpc/lib/extable.o (.text)

    lib/zlib.o (.text)

    drivers/bios_emulator/atibios.o (.text)

    *(.text)

    *(.got1)

   }

    _etext = .;

    PROVIDE (etext = .);

    .rodata    :

   {

    *(.eh_frame)

    *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.rodata*)))

  }

  .fini      : { *(.fini)    } =0

  .ctors     : { *(.ctors)   }

  .dtors     : { *(.dtors)   }

 

 

  . = (. + 0x00FF) & 0xFFFFFF00;

//地址對齊(地址低8位為0)

  _erotext = .;

  PROVIDE (erotext = .);

  .reloc   :

//從定位段.reloc的組成

  {

    *(.got)   // got段

_GOT2_TABLE_ = .;  

//_GOT2_TABLE_值為當前地址,同時也是.got段結束地址，另外也是.got2段起始地址

    *(.got2)  // got2段

_FIXUP_TABLE_ = .;

//_FIXUP_TABLE_值為當前地址,同時也是.got2段結束地址；另外也是.fixup段起始地

    *(.fixup)

  }

  __got2_entries = (_FIXUP_TABLE_ - _GOT2_TABLE_) >> 2;

//__got2_entries符號定義，其值為GOT表項個數，每個表項占4位元組

  __fixup_entries = (. - _FIXUP_TABLE_) >> 2;

//__fixup_entries值為.fixup的字個數

  .data    :    //數據段

  {

    *(.data)

    *(.data1)

    *(.sdata)

    *(.sdata2)

    *(.dynamic)

    CONSTRUCTORS

  }

  _edata  =  .;  //數據段結束

  PROVIDE (edata = .);

 

  . = .;

  __u_boot_cmd_start = .; //定義u-boot命令起始地址，board_init_r中有調用

  .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }  //u_boot_cmd段

  __u_boot_cmd_end = .; //定義u-boot命令結束地址

 

  . = .;

  __start___ex_table = .;

  __ex_table : { *(__ex_table) }

  __stop___ex_table = .;

 

  . = ALIGN(256);   //256個位元組對齊

  __init_begin = .;

  .text.init : { *(.text.init) }

  .data.init : { *(.data.init) }

  . = ALIGN(256);

  __init_end = .;

// start.S中relocate_code函數計算u-boot鏡像text長度，利用了__init_end，後面不再搬運，直接清零clear_bss

  __bss_start = .;  // bss代碼段起始地址

  .bss (NOLOAD)       :

  {

   *(.sbss) *(.scommon)

   *(.dynbss)

   *(.bss)

   *(COMMON)

   . = ALIGN(4);

  }

  _end = . ;   //_end 符號定義 bss代碼段結束地址，u-boot鏡像結束地址

  PROVIDE (end = .);

}// SECTIONS 對各段定義完畢

 

同時在board/freescale/mpc8641hpcn/ config.mk文件中U-Boot在RAM中的程式入口地址，具體內容如下：

#

# mpc8641hpcn board

# default CCSRBAR is at 0xff700000

# assume U-Boot is less than 0.5MB

#

TEXT_BASE = 0xeff00000

解釋：TEXT_BASE是U-Boot在RAM中的程式入口地址，U-Boot啟動以後，在RAM中就運行在這個地址往上的空間。這個地址是U-Boot的指令最開始的地址（對很多PowerPC，例如我們的MPC8641HPCN，一般在這個地址開始的一個0x100位元組的偏移處）。在Flash中啟動的話，這個地址就在Flash中。

註意的是：TEXT_BASE是鏈接地址，UBoot第一個階段的初始化運行的時間地址，有時候會和這一地址不一致，但是MMU開啟之後，所用的地址均是鏈接地址了。


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