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)();
...
}

到此这篇关于C语言 module_init函数与initcall案例详解的文章就介绍到这了,更多相关C语言 module_init函数与initcall内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！