Linux驱动中module_init宏的解析

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原创最新推荐文章于 2024-12-08 11:31:32 发布 · 844 阅读

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本文深入解析了Linux内核中module_init宏的工作原理及其在不同阶段的展开过程。从宏定义开始，逐步展示如何将初始化函数放置到特定内存段中，并在内核启动时按顺序调用这些函数。

内核include/linux/init.h中，module_init展开如下：
#define module_init(x) __initcall(x);
__initcall(x)展开如下：
#define __initcall(fn) device_initcall(fn)
device_initcall(fn)展开如下：
#define device_initcall(fn)       __define_initcall(fn, 6)
__define_initcall(fn, 6)展开：
#define __define_initcall(fn, id) \
   static initcall_t __initcall_##fn##id __used \
   __attribute__((__section__(".initcall" #id ".init"))) = fn

所以，module_init最终会被展开为：
#define module_init(x)   static initcall_t __initcall_x6 __used \
   __attribute__((__section__(".initcall6.init"))) = fn;

被module_init宏修饰的函数会被放在.initcall6.init段中，在arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S中的init.data段中：
    .init.data : {
#ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
       INIT_DATA
#endif
       INIT_SETUP(16)
       INIT_CALLS
       CON_INITCALL
       SECURITY_INITCALL
       INIT_RAM_FS
   }

而INIT_CALLS定义在include/asm-generic/vmlinux.lds.h中：
#define INIT_CALLS                           \
       VMLINUX_SYMBOL(__initcall_start) = .;           \
       *(.initcallearly.init)                   \
       INIT_CALLS_LEVEL(0)                   \
       INIT_CALLS_LEVEL(1)                   \
       INIT_CALLS_LEVEL(2)                   \
       INIT_CALLS_LEVEL(3)                   \
       INIT_CALLS_LEVEL(4)                   \
       INIT_CALLS_LEVEL(5)                   \
       INIT_CALLS_LEVEL(rootfs)               \
       INIT_CALLS_LEVEL(6)                   \
       INIT_CALLS_LEVEL(7)                   \
       VMLINUX_SYMBOL(__initcall_end) = .;

INIT_CALLS_LEVEL(n)展开：
#define INIT_CALLS_LEVEL(level)                       \
       VMLINUX_SYMBOL(__initcall##level##_start) = .;       \
       *(.initcall##level##.init)               \
       *(.initcall##level##s.init)               \

所以，被module_init修饰的宏最终会被放在.init.data段中，这个段在内核初始化的时候会被调用。在init/main.c中通过调用do_initcalls函数来实现对module_init宏的调用：
int __init_or_module do_one_initcall(initcall_t fn)
{
   int count = preempt_count();
   int ret;
   char msgbuf[64];

   if (initcall_debug)
       ret = do_one_initcall_debug(fn);
   else
       ret = fn();

   msgbuf[0] = 0;

   if (preempt_count() != count) {
       sprintf(msgbuf, "preemption imbalance ");
       preempt_count_set(count);
   }
   if (irqs_disabled()) {
       strlcat(msgbuf, "disabled interrupts ", sizeof(msgbuf));
       local_irq_enable();
   }
   WARN(msgbuf[0], "initcall %pF returned with %s\n", fn, msgbuf);

   return ret;
}

static initcall_t *initcall_levels[] __initdata = {
    __initcall0_start,
   __initcall1_start,
   __initcall2_start,
   __initcall3_start,
   __initcall4_start,
   __initcall5_start,
   __initcall6_start,
   __initcall7_start,
   __initcall_end,
};

static void __init do_initcall_level(int level)
{
   extern const struct kernel_param __start___param[], __stop___param[];
   initcall_t *fn;

   strcpy(initcall_command_line, saved_command_line);
   parse_args(initcall_level_names[level],
           initcall_command_line, __start___param,
           __stop___param - __start___param,
           level, level,
           &repair_env_string);

   for (fn = initcall_levels[level]; fn < initcall_levels[level+1]; fn++)
       do_one_initcall(*fn);
}

static void __init do_initcalls(void)
{
   int level;

   for (level = 0; level < ARRAY_SIZE(initcall_levels) - 1; level++)
       do_initcall_level(level);
}