linux驅動的入口函數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內核編程也需要包含Kernel頭文件，大多的Linux驅動程序需要包含下面三個頭文件：

#include
#include
#include
其中，init.h 定義了驅動的初始化和退出相關的函數，kernel.h 定義了經常用到的函數原型及宏定義，module.h 定義了內核模塊相關的函數、變量及宏。

幾乎每個linux驅動都有個module_init（與module_exit的定義在Init.h (/include/linux)?中）。沒錯，驅動的加載就靠它。為什么需要這樣一個宏？原因是按照一般的編程想法，各部分的初始化函數會在一個固定的函數里調用比如：

void init(void)

{

init_a();

init_b();

}

如果再加入一個初始化函數呢，那么在init_b()后面再加一行：init_c();這樣確實能完成我們的功能，但這樣有一定的問題，就是不能獨立的添加初始化函數，每次添加一個新的函數都要修改init函數?？梢圆捎昧硪环N方式來處理這個問題，只要用一個宏來修飾一下：

void init_a(void)

{

}

__initlist(init_a, 1);

它是怎么樣通過這個宏來實現初始化函數列表的呢？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")，這個屬性起什么作用呢？它告訴連接器這個變量存放在.initlist區段，如果所有的初始化函數都是用這個宏，那么每個函數會有對應的一個initlist_t結構體變量存放在.initlist區段，也就是說我們可以在.initlist區段找到所有初始化函數的指針。怎么找到.initlist區段的地址呢？

extern u32 __initlist_start;
extern u32 __initlist_end;

這兩個變量起作用了，__initlist_start是.initlist區段的開始，__initlist_end是結束，通過這兩個變量我們就可以訪問到所有的初始化函數了。這兩個變量在那定義的呢？在一個連接器腳本文件里

[cpp]?view plain?copy

.?=?ALIGN(4);??

.initlist?:?{??

__initlist_start?=?.;??

*(.initlist)??

__initlist_end?=?.;??

}??

這兩個變量的值正好定義在.initlist區段的開始和結束地址，所以我們能通過這兩個變量訪問到所有的初始化函數。

與此類似，內核中也是用到這種方法，所以我們寫驅動的時候比較獨立，不用我們自己添加代碼在一個固定的地方來調用我們自己的初始化函數和退出函數，連接器已經為我們做好了。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??

?????? 如果某驅動想以func作為該驅動的入口，則可以如下聲明：module_init(func);被上面的宏處理過后，變成__initcall_func6 __used加入到內核映像的".initcall"區。內核的加載的時候，會搜索".initcall"中的所有條目，并按優先級加載它們，普通驅動程序的優先級是6。其它模塊優先級列出如下：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，還有后期釋放內存的作用。linux kernel中有很大一部分代碼是設備驅動代碼，這些驅動代碼都有初始化和反初始化函數，這些代碼一般都只執行一次，為了有更有效的利用內存，這些代碼所占用的內存可以釋放出來。

linux就是這樣做的，對只需要初始化運行一次的函數都加上__init屬性，__init 宏告訴編譯器如果這個模塊被編譯到內核則把這個函數放到（.init.text）段，module_exit的參數卸載時同__init類似，如果驅動被編譯進內核，則__exit宏會忽略清理函數，因為編譯進內核的模塊不需要做清理工作，顯然__init和__exit對動態加載的模塊是無效的，只支持完全編譯進內核。

在kernel初始化后期，釋放所有這些函數代碼所占的內存空間。連接器把帶__init屬性的函數放在同一個section里，在用完以后，把整個section釋放掉。當函數初始化完成后這個區域可以被清除掉以節約系統內存。Kenrel啟動時看到的消息“Freeing unused kernel memory: xxxk freed”同它有關。

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

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

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

.....
}
創建了一個內核線程，主函數kernel_init末尾有個函數：

[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init_post中的第一句就是free_initmem();就是用來釋放初始化代碼和數據的。

[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內存管理的事了。
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