fs_initcall、early_initcall、__init宏

本文深入探讨Linux内核中的fs_initcall、early_initcall宏及其调用时机。分析了它们在内核启动过程中的作用,包括何时被调用、如何通过链接脚本组织以及它们与module_init的关系。同时,详细阐述了__init宏的意义和在内存管理中的角色。

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fs_initcall、early_initcall...分析

在内核代码中经常可以看到类似fs_initcall\early_initcall\late_initcall这样的宏,这些宏有什么作用?如何实现的?下面来具体分析

具体定义

include/linux/init.h中可以找到这些宏的定义

/*
 * Early initcalls run before initializing SMP.
 *
 * Only for built-in code, not modules.
 */
#define early_initcall(fn)      __define_initcall(fn, early)

/*
 * A "pure" initcall has no dependencies on anything else, and purely
 * initializes variables that couldn't be statically initialized.
 *
 * This only exists for built-in code, not for modules.
 * Keep main.c:initcall_level_names[] in sync.
 */
#define pure_initcall(fn)       __define_initcall(fn, 0)

#define core_initcall(fn)       __define_initcall(fn, 1)
#define core_initcall_sync(fn)      __define_initcall(fn, 1s)
#define postcore_initcall(fn)       __define_initcall(fn, 2)
#define postcore_initcall_sync(fn)  __define_initcall(fn, 2s)
#define arch_initcall(fn)       __define_initcall(fn, 3)
#define arch_initcall_sync(fn)      __define_initcall(fn, 3s)
#define subsys_initcall(fn)     __define_initcall(fn, 4)
#define subsys_initcall_sync(fn)    __define_initcall(fn, 4s)
#define fs_initcall(fn)         __define_initcall(fn, 5)
#define fs_initcall_sync(fn)        __define_initcall(fn, 5s)
#define rootfs_initcall(fn)     __define_initcall(fn, rootfs)
#define device_initcall(fn)     __define_initcall(fn, 6)
#define device_initcall_sync(fn)    __define_initcall(fn, 6s)
#define late_initcall(fn)       __define_initcall(fn, 7)
#define late_initcall_sync(fn)      __define_initcall(fn, 7s)

可以看到它们利用了__define_initcall宏:

<think>好的,用户问的是关于Linux内核初始化过程中的device_initcall_sync的定义、用法和实现细节。首先,我需要回忆一下Linux内核的启动流程,特别是初始化调用的部分。记得内核的初始化函数是通过不同级别的initcall来组织的,每个级别对应不同的优先级。 接下来,要确认device_initcall_sync属于哪个级别的initcall。根据之前的了解,initcall分为多个等级,比如arch_initcall、subsys_initcall、device_initcall等。device_initcall通常是第六级,而device_initcall_sync可能是在同一级别之后执行,但需要同步完成或者等待之前的初始化完成。 然后,关于它的定义,应该是在内核源码的include/linux/init.h文件中。里面会有定义,比如用__define_initcall来指定不同的级别。可能device_initcall_sync对应的是加上特定的参数,比如同步标志或者不同的优先级。 再想它的用法。用户可能会在编写内核模块时,使用device_initcall_sync来注册初始化函数,确保该函数在设备初始化的同步阶段被调用。这可能涉及到驱动程序的依赖关系,需要等某些资源准备好之后才能执行。 实现细节方面,每个initcall级别在链接时会被放入特定的section中,比如.initcall6.init。内核启动时,do_initcalls函数会按顺序遍历这些section并执行其中的函数。device_initcall_sync可能在这个流程中有特殊的处理,比如在调用之后进行同步操作,确保所有异步操作完成。 另外,用户提供的引用中有提到__initcall_start和__initcall_end,以及do_basic_setup函数。这涉及到内核初始化时如何调用这些initcall。可能device_initcall_sync是在某个特定阶段被调用的,比如在设备初始化完成后,同步其他子系统。 还需要考虑是否device_initcall_sync与模块加载顺序有关,引用5提到module_init的执行顺序问题,可能device_initcall_sync在这里的作用是确保某些模块在特定时机初始化,避免竞态条件。 最后,需要验证这些信息是否正确,可能需要查阅内核源码或相关文档。比如查看init.h中的定义,确认device_initcall_sync的级别和参数,以及在内核启动代码中如何被处理。这样才能确保回答的准确性。</think>### device_initcall_sync的定义与实现 在Linux内核初始化过程中,`device_initcall_sync` 是一种用于注册设备初始化函数的机制,属于内核的 **initcall** 框架。其核心目的是确保在设备初始化阶段完成后,某些关键操作能够同步执行。以下是详细分析: #### 1. **定义与展开** `device_initcall_sync` 的定义位于内核头文件 `include/linux/init.h` 中,通过展开实现: ```c #define device_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 6s) ``` - **`__define_initcall`** 是内核用于定义初始化调用层级的核心。第二个参数 `6s` 表示初始化级别为第6级(`device_initcall`)的同步变体。 - 后缀 `s` 表示该初始化函数需要等待所有同级别(第6级)的非同步初始化函数完成后再执行[^1][^2]。 #### 2. **初始化阶段的调用顺序** Linux内核初始化调用分为多个优先级,从 `early_initcall`(级别1)到 `late_initcall`(级别7)。`device_initcall` 对应第6级,主要用于设备驱动的初始化。其同步版本 `device_initcall_sync` 确保: - 所有非同步的 `device_initcall` 函数(即普通 `device_initcall(fn)` 注册的函数)执行完毕。 - 执行 `device_initcall_sync` 注册的函数,常用于依赖其他设备初始化的场景[^5]。 #### 3. **链接与执行流程** - **链接阶段**:通过定义,`device_initcall_sync` 注册的函数会被放置在 `.initcall6s.init` 段中。 - **执行阶段**:在 `do_basic_setup()` 函数中,内核按顺序遍历所有初始化段(从 `.initcall1.init` 到 `.initcall7s.init`),依次调用各段的函数。`device_initcall_sync` 函数会在普通 `device_initcall` 之后执行[^5]。 #### 4. **典型应用场景** - **依赖管理**:当某个设备的初始化依赖其他设备完成时(如总线控制器初始化需先于外设驱动)。 - **同步操作**:确保资源(如内存分配、中断注册)已就绪后再执行后续操作。 - **调试与验证**:在初始化完成后执行一致性检查。 --- ### 示例代码 内核模块中使用 `device_initcall_sync` 的示例: ```c static int __init my_device_init(void) { printk(KERN_INFO "Initializing device synchronously\n"); return 0; } device_initcall_sync(my_device_init); ``` --- ### 相关问题 1. **如何在内核中添加自定义初始化函数?** - 需根据初始化阶段选择合适的(如 `fs_initcall`、`subsys_initcall`)并注册函数[^1]。 2. **`__init` 和 `__initdata` 的作用是什么?** - 用于标记仅在初始化阶段使用的函数和数据,释放后内存可被回收。 3. **如何调试内核初始化顺序问题?** - 通过分析 `dmesg` 日志中的初始化顺序,或使用 `initcall_debug` 内核参数[^4]。 --- ### 引用 : 标注为 `.initcall3.init` 的函数编译进 `__initcall_start` 和 `__initcall_end` 框起的section中。 [^2]: 内核驱动初始化顺序通过 `do_basic_setup()` 实现,按优先级调用不同级别的initcall。 : 模块的初始化顺序可通过修改链接顺序或使用同步机制(如 `_sync` 后缀)控制。
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