C语言 module_init函数与initcall案例详解

module_init这个函数对做驱动的人来说肯定很熟悉,这篇文章用来跟一下这个函数的实现。

在include/linux/init.h里面有module_init的定义,自然,因为一个module可以在内核启动时自动加载进内核,也可以由我们手动在需要时加载进内核,基于这种场景,内核使用了MODULE这个宏,见代码:

#ifndef MODULE#ifndef __ASSEMBLY__...#define __define_initcall(level,fn,id) \    static initcall_t __initcall_##fn##id __attribute_used__ \    __attribute__((__section__(".initcall" level ".init"))) = fn#define pure_initcall(fn)        __define_initcall("0",fn,0)#define core_initcall(fn)        __define_initcall("1",fn,1)#define core_initcall_sync(fn)        __define_initcall("1s",fn,1s)#define postcore_initcall(fn)        __define_initcall("2",fn,2)#define postcore_initcall_sync(fn)    __define_initcall("2s",fn,2s)#define arch_initcall(fn)        __define_initcall("3",fn,3)#define arch_initcall_sync(fn)        __define_initcall("3s",fn,3s)#define subsys_initcall(fn)        __define_initcall("4",fn,4)#define subsys_initcall_sync(fn)    __define_initcall("4s",fn,4s)#define fs_initcall(fn)            __define_initcall("5",fn,5)#define fs_initcall_sync(fn)        __define_initcall("5s",fn,5s)#define rootfs_initcall(fn)        __define_initcall("rootfs",fn,rootfs)#define device_initcall(fn)        __define_initcall("6",fn,6)#define device_initcall_sync(fn)    __define_initcall("6s",fn,6s)#define late_initcall(fn)        __define_initcall("7",fn,7)#define late_initcall_sync(fn)        __define_initcall("7s",fn,7s)#define __initcall(fn) device_initcall(fn)#define module_init(x)    __initcall(x);#else /* MODULE */...#define module_init(initfn)                    \    static inline initcall_t __inittest(void)        \    { return initfn; }                    \    int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));...

当我们使用make menuconfig来配置内核时,将某个module配置为m时,MODULE这个宏就被定义了,而当配置为y时,则没有定义,具体的实现在kernel的根Makefile(-DMODULE)里。

现在我们先看下第一种情况,即把module配置为m的情况,即else分支的代码。

先看下initcall_t的定义:

typedef int (*initcall_t)(void);

它是一个接收参数为void, 返回值为int类型的函数指针。这样就明白了,其实前两句话只是做了一个检测,当你传进来的函数指针的参数和返回值与initcall_t不一致时,就会有告警。重点在第三句,是使用alias将initfn变名为init_module,我们知道,kernel 2.4版本之前都是用init_module来加载模块的。这样做应该是为了不用修改load module的那块代码吧。

当我们调用insmod将module加载进内核时,会去找init_module作为入口地址,即是我们的initfn, 这样module就被加载了。

取nvme.ko为例,我们可以通过objdump -t nvme.ko 查看该模块的符号表,发现init_module和nvme_init指向同一个偏移量。如下:

现在看第二种情况,即我们选择将模块编进内核,让它随内核启动而加载。

这种情况下module_init最终会调用__define_initcall宏,这个宏的作用就是将我们的初始化函数放在”.initcall” level “.init”中。

在这里是.initcall6.init, 它的位置可以在Vmlinux.lds.h里面找到:

#define INITCALLS                            \      *(.initcall0.init)                        \      *(.initcall0s.init)                        \      *(.initcall1.init)                        \      *(.initcall1s.init)                        \      *(.initcall2.init)                        \      *(.initcall2s.init)                        \      *(.initcall3.init)                        \      *(.initcall3s.init)                        \      *(.initcall4.init)                        \      *(.initcall4s.init)                        \      *(.initcall5.init)                        \      *(.initcall5s.init)                        \    *(.initcallrootfs.init)                        \      *(.initcall6.init)                        \      *(.initcall6s.init)                        \      *(.initcall7.init)                        \      *(.initcall7s.init)

而INITCALL可以在vmlinux.lds.S里面找到:

.init.text : AT(ADDR(.init.text) - LOAD_OFFSET) {      __init_begin = .;    _sinittext = .;    *(.init.text)    _einittext = .;  }  .init.data : AT(ADDR(.init.data) - LOAD_OFFSET) { *(.init.data) }  . = ALIGN(16);  .init.setup : AT(ADDR(.init.setup) - LOAD_OFFSET) {      __setup_start = .;    *(.init.setup)      __setup_end = .;   }  .initcall.init : AT(ADDR(.initcall.init) - LOAD_OFFSET) {      __initcall_start = .;    INITCALLS      __initcall_end = .;  }  .con_initcall.init : AT(ADDR(.con_initcall.init) - LOAD_OFFSET) {      __con_initcall_start = .;    *(.con_initcall.init)      __con_initcall_end = .;  }

上面贴出来的代码是系统启动时存放初始化数据的地方,执行完成后不再需要,会被释放掉。根据上面的内存布局,可以列出初始化宏和内存的对应关系:

_init_begin              -------------------                        |  .init.text       | ---- __init                        |-------------------|                        |  .init.data       | ---- __initdata_setup_start       |-------------------|                        |  .init.setup      | ---- __setup_param__initcall_start   |-------------------|                        |  .initcall1.init  | ---- core_initcall                        |-------------------|                        |  .initcall2.init  | ---- postcore_initcall                        |-------------------|                        |  .initcall3.init  | ---- arch_initcall                        |-------------------|                        |  .initcall4.init  | ---- subsys_initcall                        |-------------------|                        |  .initcall5.init  | ---- fs_initcall                        |-------------------|                        |  .initcall6.init  | ---- device_initcall                        |-------------------|                        |  .initcall7.init  | ---- late_initcall__initcall_end    |-------------------|                        |                   |                        |    ... ... ...    |                        |                   |__init_end              -------------------

而各个initcall被调用的地方在kernel_init-》do_basic_setup-》do_initcalls里面:

static void __init do_initcalls(void){    initcall_t *call;    int count = preempt_count();    for (call = __initcall_start; call < __initcall_end; call++) {        ktime_t t0, t1, delta;        char *msg = NULL;        char msgbuf[40];        int result;        if (initcall_debug) {            printk("Calling initcall 0x%p", *call);            print_fn_descriptor_symbol(": %s()",                    (unsigned long) *call);            printk("\n");            t0 = ktime_get();        }        result = (*call)();...}

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每个人在他的人生发轫之初,总有一段时光,

C语言 module_init函数与initcall案例详解

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