4. 设备树初始化流程：unflatten_device_tree()、of_scan_flat_dt()、early_init_dt_scan_nodes()

设备树从扁平二进制数据（DTB）转换为内核可用的运行时结构，是驱动模型初始化的基石。本章聚焦三个核心函数：unflatten_device_tree()、of_scan_flat_dt() 和 early_init_dt_scan_nodes()，解析它们如何协同完成从原始数据到 of_node 树，再到早期设备扫描的完整链路。

4.1 整体调用流程与阶段划分

设备树初始化在 start_kernel() 早期完成，分为三个阶段：

4.2 of_scan_flat_dt()：极早期扁平扫描

of_scan_flat_dt() 是设备树初始化的入口点，在内存分配器尚未初始化时执行。它直接操作 DTB 的二进制数据，通过回调机制提取关键信息。

4.2.1 函数原型与调用方式

int __init of_scan_flat_dt(int (*it)(unsigned long node,
                                     const char *uname,
                                     int depth,
                                     void *data),
                           void *data);

• it：回调函数，对每个节点调用一次
• data：传递给回调的私有数据
• 返回值：回调返回非0值时停止扫描，返回该值

4.2.2 内部实现机制

该函数的核心逻辑是遍历 DTB 的节点结构体（FDT_BEGIN_NODE / FDT_END_NODE），通过偏移量跳转实现零拷贝访问：

int __init of_scan_flat_dt(int (*it)(unsigned long node,
                                     const char *uname,
                                     int depth,
                                     void *data),
                           void *data)
{
    const void *blob = initial_boot_params;
    const char *pathp;
    int offset, rc = 0, depth = -1;

    for (offset = fdt_off_dt_struct(blob);
         offset < fdt_totalsize(blob);
         offset += fdt_next_tag(blob, offset, &offset)) {
        // 解析节点标签，提取路径和深度
        // 调用回调函数 it()
        rc = it(offset, pathp, depth, data);
        if (rc)
            break;
    }
    return rc;
}

4.2.3 典型回调：提取内存与chosen节点

内核通过注册多个回调完成不同任务：

4.3 unflatten_device_tree()：树展开核心

当内存分配器（memblock）初始化完成后，unflatten_device_tree() 将扁平 DTB 展开为 struct device_node 树。这是设备树初始化中计算量最大的阶段。

4.3.1 两遍扫描策略

该函数采用“先计算大小，再分配内存”的两遍扫描策略，避免内存浪费：

1. 第一遍扫描：遍历 DTB，计算需要分配的节点数和属性数，统计总内存需求
2. 一次性分配：调用 memblock_alloc() 分配连续内存块
3. 第二遍扫描：再次遍历 DTB，填充 device_node 和 property 结构体

void __init unflatten_device_tree(void)
{
    __unflatten_device_tree(initial_boot_params, NULL, &of_root,
                            early_init_dt_alloc_memory_arch, false);

    // 建立别名和索引
    of_alias_scan(early_init_dt_alloc_memory_arch);
}

4.3.2 数据结构转换

4.4 early_init_dt_scan_nodes()：节点扫描与参数填充

树展开完成后，early_init_dt_scan_nodes() 对已展开的 device_node 树进行第二次扫描，将关键信息填充到内核全局变量中。

4.4.1 扫描内容

void __init early_init_dt_scan_nodes(void)
{
    /* 扫描 /chosen 节点，提取 bootargs 和 initrd */
    of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_chosen, boot_command_line);

    /* 扫描根节点，提取 #address-cells 和 #size-cells */
    of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_root, NULL);

    /* 扫描 /memory 节点，注册物理内存 */
    of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_memory, NULL);
}

4.4.2 关键输出变量

4.5 性能优化要点总结

• 减少扁平扫描次数：of_scan_flat_dt() 每次调用都会完整遍历 DTB，应合并回调以减少遍历次数
• 两遍扫描 vs 动态分配：unflatten_device_tree() 的两遍扫描策略减少了内存碎片，但增加了 DTB 遍历开销
• 缓存友好性：展开后的 device_node 树在内存中是连续分配的，有利于后续遍历的缓存命中
• 早期内存分配器选择：early_init_dt_alloc_memory_arch() 通常使用 memblock_alloc()，其分配速度直接影响展开时间