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引子：模块化机制优点
模块化机制(module)是Linux系统的一大创新，是Linux驱动开发和运行的基础（当然，module并不仅仅是支撑驱动）。其优点在于：
1.在系统运行动态加载模块，扩充内核的功能。不需要时可以卸载。
2. 修改内核功能，不必重新全部编译整改内核，只需要编译相应模块即可。
3.模块目标代码一旦被加载重定位到内核，其作用域和静态链接的代码完全等价。
本文重点阐述Linux module加载的来龙去脉，其中的奥秘就在于对宏module_init的解读。
一、模块例子
hello_module.c代码如下：
#include <linux/module.h> /* Needed by all modules */
#include <linux/kernel.h> /* Needed for KERN_ALERT */
#include <linux/init.h> /*Needed for __init */
static int __init test_init(void){
printk(KERN_ALERT"Hello world!\n");
return 0;
}
static void __exit test_exit(void){
printk(KERN_ALERT"Goodbye world!\n");
}
module_init(test_init);
module_exit(test_exit);
二、模块编程要点
1．头文件 linux/module.h、linux/kernel.h、linux/init.h
2.定义模块的初始化函数test_init(名字任意)和卸载函数test_exit(名字任意)。
3.用宏module_init声明初始化函数，，用宏module_exit声明卸载函数。
三、模块运行
模块代码有两种运行的方式：
1.编译成可动态加载的module，并通过insmod来动态加载，接着进行初始化。
2.静态编译链接进内核，在系统启动过程中进行初始化。
有些模块是必须要编译到内核，和内核一起运行的，从不卸载，如vfs、platform_bus等等。
四、静态链接和初始化
Make menuconfig时选择将模块编译到内核即为静态链接，或者直接在makefile文件中指定为obj-y +=hello_module.o
1module宏展开
头文件路径：include/linux/init.h
//静态编译链接时没有定义宏MODULE
#ifndef MODULE
typedef int (*initcall_t)(void);
#define__define_initcall(level,fn,id) \
staticinitcall_t__initcall_##fn##id __used \
__attribute__((__section__(".initcall" level ".init"))) = fn
#definedevice_initcall(fn)__define_initcall("6",fn,6)
#define__initcall(fn)device_initcall(fn)
#define module_init(x)__initcall(x);
所以：
module_init(test_init)展开为：
__initcall(test _init)->
device_initcall(test _init)->
__define_initcall("6", test _init,6)->
staticinitcall_t__initcall_test_init_6 __attribute__((__section__(".initcall6.init"))) = test_init;
即是定义了一个类型为initcall_t的函数指针变量__initcall_test_init_6，并赋值为test_init，该变量在链接时会链接到section(.initcall6.init).
2linux链接脚本
路径 arch/arm/kernel/vmlinux.ld.S
#include <asm-generic/vmlinux.lds.h>
SECTIONS{
…
INIT_CALLS
…
}
路径：include/ asm-generic/vmlinux.lds.h
#define INIT_CALLS \
VMLINUX_SYMBOL(__initcall_start) = .; \
INITCALLS \
VMLINUX_SYMBOL(__initcall_end) = .;
#define INITCALLS \
….
*(.initcall6.init) \
…
可见__initcall_test_init_6将会链接到section(.initcall6.init).
3初始化
在linux启动的第三个阶段kernel_init的函数里会调用：
路径init/main.c
Kernel_init
do_basic_setup
do_initcalls
static void __init do_initcalls(void){
initcall_t *fn;
for (fn = __early_initcall_end; fn < __initcall_end; fn++)
do_one_initcall(*fn);
}
即取出函数指针__initcall_test_init_6的值并进行调用，即执行test_init。
五、动态链接加载和初始化
Make menuconfig时选择将模块编译成模块即为动态链接，或者直接在makefile文件中指定为obj-m +=hello_module.o
编译成模块的命令是：
make –C $KERNEL_PATH M=$MODULE_PATH modules
即使用linux根目录下的makefile，执行该makefile下的modules伪目标，对当前模块进行编译。编译的结果是可重定位文件，insmod加载时才完成最终的链接动作。
1Module编译选项
Linux根目录下的makefile定义了modules伪目标会用到的编译选项。
//即定义宏MODULE，-D是GCC定义宏的语法。
MODFLAGS = -DMODULE
//GCC编译模块代码时会用到该选项，即定义宏MODULE。这与在头文件中用#define MODULE是一样的。
CFLAGS_MODULE = $(MODFLAGS)
2
头文件路径：include/linux/init.h
#ifndef MODULE /*编译成module时定义了宏MODULE*/
#else /* MODULE obj-m*/
typedef int (*initcall_t)(void);
#define module_init(initfn) \
static inline initcall_t __inittest(void) \
{ return initfn; } \
int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));
__inittest仅仅是为了检测定义的函数是否符合initcall_t类型，如果不是__inittest类型在编译时将会报错。所以真正的宏定义是：
#define module_init(initfn)
int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));
alias属性是GCC的特有属性，将定义init_module为函数initfn的别名。所以module_init(test_init)的作用就是定义一个变量名init_module，其地址和test_init是一样的。
3Hello_module.mod.c
编译成module的模块都会自动产生一个*.mod.c的文件，Hello_module.mod.c的内容如下：
struct module __this_module
__attribute__((section(".gnu.linkonce.this_module"))) = {
.name = KBUILD_MODNAME,
.init = init_module,
#ifdef CONFIG_MODULE_UNLOAD
.exit = cleanup_module,
#endif
.arch = MODULE_ARCH_INIT,
};
即定义了一个类型为module的全局变量__this_module，其成员init即为init_module，也即是test_init.并且该变量会链接到section(".gnu.linkonce.this_module").
4动态加载
insmod是busybox提供的用户层命令：
路径busybox/modutils/ insmod.c
insmod_main
bb_init_module
init_module
路径busybox/modutils/modutils.c：
# define init_module(mod, len, opts) .\
syscall(__NR_init_module, mod, len, opts)
该系统调用对应内核层的sys_init_module函数。
路径：kernel/module.c
SYSCALL_DEFINE3(init_module,…)
//加载模块的ko文件，并解释各个section，重定位
mod = load_module(umod, len, uargs);
//查找section(".gnu.linkonce.this_module")
modindex = find_sec(hdr, sechdrs, secstrings,
".gnu.linkonce.this_module");
//找到Hello_module.mod.c定义的module数据结构
mod = (void *)sechdrs[modindex].sh_addr;
if (mod->init != NULL)
ret = do_one_initcall(mod->init); //调用test_init.
模块的传参、符号导出、模块依赖等机制以后再另文描述
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