linux驅(qū)動(dòng)的入口函數(shù)module_init的加載和釋放

就像你寫C程序需要包含C庫的頭文件那樣，Linux內(nèi)核編程也需要包含Kernel頭文件，大多的Linux驅(qū)動(dòng)程序需要包含下面三個(gè)頭文件：

#include
#include
#include
其中，init.h 定義了驅(qū)動(dòng)的初始化和退出相關(guān)的函數(shù)，kernel.h 定義了經(jīng)常用到的函數(shù)原型及宏定義，module.h 定義了內(nèi)核模塊相關(guān)的函數(shù)、變量及宏。

幾乎每個(gè)linux驅(qū)動(dòng)都有個(gè)module_init（與module_exit的定義在Init.h (/include/linux)?中）。沒錯(cuò)，驅(qū)動(dòng)的加載就靠它。為什么需要這樣一個(gè)宏？原因是按照一般的編程想法，各部分的初始化函數(shù)會(huì)在一個(gè)固定的函數(shù)里調(diào)用比如：

void init(void)

{

init_a();

init_b();

}

如果再加入一個(gè)初始化函數(shù)呢，那么在init_b()后面再加一行：init_c();這樣確實(shí)能完成我們的功能，但這樣有一定的問題，就是不能獨(dú)立的添加初始化函數(shù)，每次添加一個(gè)新的函數(shù)都要修改init函數(shù)。可以采用另一種方式來處理這個(gè)問題，只要用一個(gè)宏來修飾一下：

void init_a(void)

{

}

__initlist(init_a, 1);

它是怎么樣通過這個(gè)宏來實(shí)現(xiàn)初始化函數(shù)列表的呢？先來看__initlist的定義：

[cpp]?view plain?copy

#define?__init?__attribute__((unused,?__section__(".initlist")))??

#define?__initlist(fn,?lvl)?/??

static?initlist_t?__init_##fn?__init?=?{?/??

magic:????INIT_MAGIC,?/??

callback:?fn,?/??

level:???lvl?}??

請注意：__section__(".initlist")，這個(gè)屬性起什么作用呢？它告訴連接器這個(gè)變量存放在.initlist區(qū)段，如果所有的初始化函數(shù)都是用這個(gè)宏，那么每個(gè)函數(shù)會(huì)有對(duì)應(yīng)的一個(gè)initlist_t結(jié)構(gòu)體變量存放在.initlist區(qū)段，也就是說我們可以在.initlist區(qū)段找到所有初始化函數(shù)的指針。怎么找到.initlist區(qū)段的地址呢？

extern u32 __initlist_start;
extern u32 __initlist_end;

這兩個(gè)變量起作用了，__initlist_start是.initlist區(qū)段的開始，__initlist_end是結(jié)束，通過這兩個(gè)變量我們就可以訪問到所有的初始化函數(shù)了。這兩個(gè)變量在那定義的呢？在一個(gè)連接器腳本文件里

[cpp]?view plain?copy

.?=?ALIGN(4);??

.initlist?:?{??

__initlist_start?=?.;??

*(.initlist)??

__initlist_end?=?.;??

}??

這兩個(gè)變量的值正好定義在.initlist區(qū)段的開始和結(jié)束地址，所以我們能通過這兩個(gè)變量訪問到所有的初始化函數(shù)。

與此類似，內(nèi)核中也是用到這種方法，所以我們寫驅(qū)動(dòng)的時(shí)候比較獨(dú)立，不用我們自己添加代碼在一個(gè)固定的地方來調(diào)用我們自己的初始化函數(shù)和退出函數(shù)，連接器已經(jīng)為我們做好了。先來分析一下module_init。定義如下：

[cpp]?view plain?copy

#define?module_init(x)?????__initcall(x);??????????????//include/linux/init.h??

#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??

?????? 如果某驅(qū)動(dòng)想以func作為該驅(qū)動(dòng)的入口，則可以如下聲明：module_init(func);被上面的宏處理過后，變成__initcall_func6 __used加入到內(nèi)核映像的".initcall"區(qū)。內(nèi)核的加載的時(shí)候，會(huì)搜索".initcall"中的所有條目，并按優(yōu)先級(jí)加載它們，普通驅(qū)動(dòng)程序的優(yōu)先級(jí)是6。其它模塊優(yōu)先級(jí)列出如下：值越小，越先加載。

[cpp]?view plain?copy

#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)??

可以看到，被聲明為pure_initcall的最先加載。

module_init除了初始化加載之外，還有后期釋放內(nèi)存的作用。linux kernel中有很大一部分代碼是設(shè)備驅(qū)動(dòng)代碼，這些驅(qū)動(dòng)代碼都有初始化和反初始化函數(shù)，這些代碼一般都只執(zhí)行一次，為了有更有效的利用內(nèi)存，這些代碼所占用的內(nèi)存可以釋放出來。

linux就是這樣做的，對(duì)只需要初始化運(yùn)行一次的函數(shù)都加上__init屬性，__init 宏告訴編譯器如果這個(gè)模塊被編譯到內(nèi)核則把這個(gè)函數(shù)放到（.init.text）段，module_exit的參數(shù)卸載時(shí)同__init類似，如果驅(qū)動(dòng)被編譯進(jìn)內(nèi)核，則__exit宏會(huì)忽略清理函數(shù)，因?yàn)榫幾g進(jìn)內(nèi)核的模塊不需要做清理工作，顯然__init和__exit對(duì)動(dòng)態(tài)加載的模塊是無效的，只支持完全編譯進(jìn)內(nèi)核。

在kernel初始化后期，釋放所有這些函數(shù)代碼所占的內(nèi)存空間。連接器把帶__init屬性的函數(shù)放在同一個(gè)section里，在用完以后，把整個(gè)section釋放掉。當(dāng)函數(shù)初始化完成后這個(gè)區(qū)域可以被清除掉以節(jié)約系統(tǒng)內(nèi)存。Kenrel啟動(dòng)時(shí)看到的消息“Freeing unused kernel memory: xxxk freed”同它有關(guān)。

我們看源碼，init/main.c中start_kernel是進(jìn)入kernel()的第一個(gè)c函數(shù)，在這個(gè)函數(shù)的最后一行是rest_init();

static void rest_init(void)
{
?????.....

kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND);
???? unlock_kernel();
??? ?cpu_idle();

.....
}
創(chuàng)建了一個(gè)內(nèi)核線程，主函數(shù)kernel_init末尾有個(gè)函數(shù)：

[cpp]?view plain?copy

/*?

*?Ok,?we?have?completed?the?initial?bootup,?and?

*?we're?essentially?up?and?running.?Get?rid?of?the?

*?initmem?segments?and?start?the?user-mode?stuff..?

*/??

init_post();??

這個(gè)init_post中的第一句就是free_initmem();就是用來釋放初始化代碼和數(shù)據(jù)的。

[cpp]?view plain?copy

void?free_initmem(void)??

{??

if?(!machine_is_integrator()?&&?!machine_is_cintegrator())?{??

free_area((unsigned?long)(&__init_begin),??

(unsigned?long)(&__init_end),??

"init");??

}??

}??

接下來就是kernel內(nèi)存管理的事了。
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