module_init解析及内核initcall的初始化顺序
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();
.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[];
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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