Linux+TF-A 多核启动:U-Boot 分流 vs Linux SMP 核心逻辑
- 2026-02-28 01:16:21
搞懂：U-Boot 在“可能多核同时进来”的场景下，如何把主核/从核分流；以及在 LS1028 + TF-A（PSCI）体系下，Linux 的多核拉起真正依赖什么
一、先拆 3 件事：别把问题归错层
多核启动的核心误区是混淆「U-Boot 内部分流」和「Linux 多核拉起」，先明确三层边界：
- BootROM 层
：是否让多个核同时进入 BL33（U-Boot）； - U-Boot 层
：自身是否需要拉起从核跑内部 SMP 逻辑（仅 U-Boot 自保，≠Linux SMP）； - Linux 层
：如何拉起从核（LS1028+TF-A 核心是 PSCI，Linux 通过 SMC 调用 TF-A 唤醒从核）。
👉 结论：start.S 的主从核分流只解决第 1 件事；Linux 只识别 1 核，90% 是第 3 件事出问题。
二、U-Boot start.S 主从核分流：编译宏决定是否生效
分流代码位置：arch/arm/cpu/armv8/start.S（lowlevel_init 后、跳_main 前）核心逻辑不是 “默认生效”，而是由编译宏控制：
5 个排错关键知识点
1. branch_if_master 宏的核心判断逻辑宏定义路径：arch/arm/include/asm/macro.h
开启 CONFIG_ARMV8_MULTIENTRY：读取mpidr_el1寄存器，判定全 0 affinity 的核为主核；未开启该宏：无主从核判断逻辑，直接无条件跳转到 master_label标签。
2. spin-table 多核唤醒路径本质核心代码：
arch/arm/cpu/armv8/spin_table_v8.S
从核等待逻辑
wfe（低功耗休眠）→ 读取 spin_table_cpu_release_addr → 地址非 0 则执行 br（跳转）。
唤醒关键
主核需完成两步操作：① 写入从核执行的入口地址；② 发送 sev/SGI 触发 wfe 退出（而非仅依赖中断），从核才会检查地址并执行。
3. CONFIG_ARMV8_MULTIENTRY 路径（主流方案）
生效条件：仅开启 CONFIG_ARMV8_MULTIENTRY 时生效核心代码：arch/arm/cpu/armv8/start.S
核心逻辑
从核采用「wfe 低功耗休眠 + 轮询可配置地址」机制：
从核先进入 wfe降低功耗；被唤醒后循环读取 CPU_RELEASE_ADDR指向的地址；仅读到非 0 有效唤醒指令时，退出循环并执行后续逻辑。
关键特性：非固定地址
CPU_RELEASE_ADDR 是可配置宏（而非代码写死的物理地址），可适配不同平台的内存布局，灵活性显著提升。
4. 从核 EL 等级切换的触发条件
在 lowlevel_init 初始化流程中：从核执行 armv8_switch_to_el2/el1（EL 等级切换）逻辑，仅在 CONFIG_ARMV8_MULTIENTRY 开启时生效。
5. LS1028 平台 CPU_RELEASE_ADDR 特殊设计
定义位置
include/configs/ls1028a_common.h
核心特殊点
CPU_RELEASE_ADDR并非固定共享内存 mailbox，而是 secondary_boot_func符号（平台自定义从核入口钩子）；Layerscape 平台未依赖通用逻辑，更偏向自有 spin table 代码： arch/arm/cpu/armv8/fsl-layerscape/lowlevel.S。
三、Linux 多核拉起核心：LS1028+TF-A 必走 PSCI
对 mydjls1028_tfa_defconfig，真实链路是：U-Boot 启用 PSCI 支持 → Linux DTB 配置 psci → TF-A/BL31 提供 PSCI 接口 → Linux 通过 SMC 唤醒从核。
Linux 只识别 1 核？按优先级查这 3 点
1. 最高优先级：DTB 配置（核心中的核心）
检查设备树路径：arch/arm64/boot/dts/freescale/fsl-ls1028a.dtsi#L20-L56关键配置：
✅ 验证指令：cat /proc/device-tree/cpus/cpu@1/enable-method → 输出必须是 psci。
2. 次优先级：TF-A/BL31 的 PSCI 实现
TF-A 编译需加： ENABLE_PSCI=1 PSCI_VERSION=1.0；U-Boot 需开启： CONFIG_ARMV8_SEC_FIRMWARE_SUPPORT=y CONFIG_ARMV8_PSCI_FW=y。
3. 最后排查：内核裁剪配置（别误删关键项）
必须保留的配置：
CONFIG_SMP=y // 多核核心开关CONFIG_ARM64_PSCI=y // PSCI核心支持CONFIG_ARM64_PSCI_1_0=y // 匹配TF-A的PSCI 1.0CONFIG_ARM_SMC=y // SMC指令（调用PSCI的基础）
✅ 验证指令：zcat /proc/config.gz | grep -E "SMP|PSCI|SMC" → 均为 y。
👉 反常识结论：
U-Boot 的 CONFIG_ARMV8_MULTIENTRY/SPIN_TABLE，多数情况下不直接决定 Linux SMP。
四、小测试 & 答案（实战排错优先级）
问题：内核开了 SMP，但启动后只识别到 1 个核心，最可能先查什么？答案（优先级从高到低）：
1、查 DTB 中 /cpus 的 enable-method 是否为 psci，以及 psci 节点 / 属性是否存在； 2、查 TF-A（BL31）是否提供 PSCI（版本 / 配置 / 启动链是否一致）； 3、查内核裁剪是否误删 PSCI/SMC 相关关键配置； 4、最后核对 U-Boot 的多核配置（优先级最低）。
核心总结
LS1028+TF-A 平台：Linux 多核启动核心是 PSCI（DTB + 内核 + TF-A），U-Boot 分流仅为自保； CONFIG_ARMV8_MULTIENTRY：ARMv8 多核 U-Boot 主流方案，核心是 “wfe 低功耗休眠 + 轮询可配置的 CPU_RELEASE_ADDR”，地址可配置而非写死，适配性更强； 排错优先级：DTB > 内核 PSCI 配置 > TF-A 版本 > U-Boot 多核配置； 内核裁剪时，PSCI/SMC/SMP 相关配置绝对不能删，否则多核必失效。
