对于内核中各种xxx_initcall调用的分析———linux子系统初始化

本文分析了Linux内核2.6.32.63版本中不同类型的xxx_initcall函数调用,包括早期初始化、核心、子系统等。这些initcall在编译后存放在.init段中特定的地址,按顺序执行。module_init展开后同样指向一个initcall_t函数指针,存在于相应段中。最终,do_initcalls()函数遍历并调用所有初始化函数。

对应内核版本  linux-2.6.32.63, 架构arm(版本较老,但已经属于2.6以后的版本了)。


一、

xxx_initcall是一系列子系统的初始化入口函数

对应文件include/linux/init.h

#define early_initcall(fn)           __define_initcall("early",fn,early)


#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)

 

对于我们在驱动中常见的module_init入口函数

#define module_init(x)     __initcall(x);

#define __initcall(fn)       device_initcall(fn)

#define device_initcall(fn)                 __define_initcall("6",fn,6)

#define __define_initcall(level,fn,id) \

         static  initcall_t   __initcall_##fn##id  __used \

         __attribute__((__section__(".initcall"level ".init"))) = fn


typedef int (*initcall_t)(void);


 所以对于一个module_init,其展开后即为

module_init(xxxx_init)  展开为

__define_initcall(“6",xxxx_init,6)

__define_initcall(“6",xxxx_init,6)继续展开

static initcall_t   __initcall_xxxx_init6    __used  __attribute__((__section__(".initcall" “6"".init"))) = xxxx_init

结论一:所以最后可以看到 module_init(xxxx_init)展开后是一个 initcall_t 类型指向xxxx_init的函数指针,并且存放在__section__(".initcall" “6"".init"))段中,其实对于其他的xxx_initcall也是相同的道理,最后解析出来都是一个存放在相应段中的函数指针。这些段中的一系列指针有一定的执行顺序,就是前面的一系列early,0,1,1s,2 ..etc数字了。后续来分析下他们是如何被按照顺序执行的

 

二、

include/asm-generic/vmlinux.lds.h  

#define INITCALLS               &nbs

`subsys_initcall` 是 Linux 内核中用于模块初始化的一种机制,属于内核初始化调用initcall)机制的一部分。它被用来在内核启动早期阶段调用子系统级别的初始化函数。 --- ### 一、subsys_initcall 的定义与作用 在 Linux 内核中,`subsys_initcall()` 是一个宏,用于将一个函数标记为 **子系统初始化级别** 的初始化函数。这类函数会在内核启动过程中被自动调用,优先级高于 `fs_initcall`,但低于 `arch_initcall`。 #### 定义位置(在内核源码中): ```c #define subsys_initcall(fn) __define_initcall(fn, 4) ``` 这里的数字 `4` 表示该初始化函数的执行顺序级别,内核初始化级别从 1 到 7(以及一些扩展级别),数字越小越早执行。 --- ### 二、内核初始化阶段顺序(部分) | 级别 | 宏定义 | 用途 | |------|--------|------| | 1 | `early_initcall()` | 极早期初始化 | | 2 | `core_initcall()` | 核心架构初始化 | | 3 | `arch_initcall()` | 架构相关初始化 | | 4 | `subsys_initcall()`| 子系统初始化(如block、tty、bio等)| | 5 | `fs_initcall()` | 文件系统初始化 | | 6 | `device_initcall()`| 设备驱动初始化 | | 7 | `late_initcall()` | 后期初始化 | --- ### 三、使用方法 用户可以通过如下方式定义一个子系统初始化函数: ```c static int __init my_subsys_init(void) { printk(KERN_INFO "My subsystem initialized\n"); return 0; } subsys_initcall(my_subsys_init); ``` 这样,该函数将在内核启动的 `subsys_initcall` 阶段被调用。 --- ### 四、实际案例解析 以你提供的代码为例: ```c static int __init init_bio(void) { ... } subsys_initcall(init_bio); ``` - `init_bio()` 是块设备子系统中 bio(Block I/O)模块初始化函数。 - 它负责初始化 bio 缓存池、bioset、完整性校验等。 - 使用 `subsys_initcall(init_bio)` 注册后,该函数将在内核启动的子系统初始化阶段被调用。 - 如果初始化失败,函数会调用 `panic()`,导致内核崩溃,因为块设备子系统是系统运行的基础。 --- ### 五、subsys_initcall 的优点 1. **模块化管理:** 将各个子系统初始化函数分开注册,便于维护。 2. **自动调用:** 不需要手动调用初始化函数,内核会统一调度。 3. **有序执行:** 按照级别顺序执行,确保依赖关系正确。 4. **可扩展性强:** 新增子系统只需注册宏,不影响现有代码。 --- ### 六、总结 `subsys_initcall` 是 Linux 内核中用于注册子系统级别初始化函数的机制。它确保关键子系统(如块设备、内存管理、调度器等)在内核启动早期阶段被正确初始化,为后续系统运行打下基础。 --- ###
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