分析kernel的initcall函数

分析kernel的initcall函数

Author: Dongas

Data: 08-07-15

 

先来看看这些initcall函数的声明：

/* include/linux/init.h */

/* initcalls are now grouped by functionality into separate

 * subsections. Ordering inside the subsections is determined

 * by link order.

 * For backwards compatibility, initcall() puts the call in

 * the device init subsection.

 */

 

#define __define_initcall(level,fn) \

       static initcall_t __initcall_##fn __attribute_used__ \

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

 

#define core_initcall(fn)        __define_initcall("1",fn)

#define postcore_initcall(fn)        __define_initcall("2",fn)

#define arch_initcall(fn)        __define_initcall("3",fn)

#define subsys_initcall(fn)            __define_initcall("4",fn)

#define fs_initcall(fn)                     __define_initcall("5",fn)

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

#define late_initcall(fn)         __define_initcall("7",fn)

 

#define __initcall(fn) device_initcall(fn)

 

#define __exitcall(fn) \

       static exitcall_t __exitcall_##fn __exit_call = fn

 

#define console_initcall(fn) \

       static initcall_t __initcall_##fn \

       __attribute_used__ __attribute__((__section__(".con_initcall.init")))=fn

 

#define security_initcall(fn) \

       static initcall_t __initcall_##fn \

       __attribute_used__ __attribute__((__section__(".security_initcall.init"))) = fn

 

#define module_init(x)   __initcall(x);    ß从这里知道module_init的等级为6，相对靠后

#define module_exit(x)  __exitcall(x);

 

 

可以发现这些*_initcall(fn)最终都是通过__define_initcall(level,fn)宏定义生成的。

__define_initcall宏定义如下：

#define __define_initcall(level,fn) \

       static initcall_t __initcall_##fn __attribute_used__ \

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

 

这句话的意思为定义一个initcall_t型的初始化函数，函数存放在.initcall”level”.init section内。.initcall”level”.init section定义在vmlinux.lds内。

/* arch/arm/kernel/vmlinux.lds */

……

  __initcall_start = .;

   *(.initcall1.init)

   *(.initcall2.init)

   *(.initcall3.init)

   *(.initcall4.init)

   *(.initcall5.init)

   *(.initcall6.init)

   *(.initcall7.init)

  __initcall_end = .;

       ……

正好包括了上面init.h里定义的从core_initcall到late_initcall等7个level等级的.initcall”level”.init section. 因此通过不同的*_initcall声明的函数指针最终都会存放不同level等级的.initcall”level”.init section内。这些不同level的section按level等级高低依次存放。

 

下面我们再来看看，内核是什么时候调用存储在.initcall”level”.init section内的函数的。

 

内核是通过do_initcalls函数循环调用执行initcall.init section内的函数的，流程如下：

start_kernel -> rest_init -> kernel_thread -> init -> do_basic_setup -> do_initcalls

 

 

这里要分析两个函数: kernel_thread和do_initcalls，这两个函数都定义在init/main.c内

1)    kernel_thread

1.static void noinline rest_init(void)

2.    __releases(kernel_lock)

3.{

4.    system_state = SYSTEM_BOOTING_SCHEDULER_OK;

5.

6.    kernel_thread(init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND);

7.    numa_default_policy();

8.    unlock_kernel();

9.

10.  /*

11.  * The boot idle thread must execute schedule()

12.  * at least one to get things moving:

13.  */

14.  __preempt_enable_no_resched();

15.  schedule();

16.  preempt_disable();

17.

18.  /* Call into cpu_idle with preempt disabled */

19.  cpu_idle();

20.}

第6行通过kernel_thread创建一个内核线程执行init函数。（其实这里创建的即Linux的1号进程(init进程), 为linux中所有其他进程的父进程，有兴趣的可以自己查资料）

 

2)    do_initcalls

1.static void __init do_initcalls(void)

2.{

3.    initcall_t *call;

4.    int count = preempt_count();

5.

6.    for (call = __initcall_start; call < __initcall_end; call++) {

7.           ……

8.           result = (*call)();

9.           ……

10.  }

11.}

其中, initcall_t类型如下：

typedef int (*initcall_t)(void);

 

__initcall_start和__initcall_end定义在vmlinux.lds内，表示initcall section的起始和结束地址。

/* arch/arm/kernel/vmlinux.lds */

……

  __initcall_start = .;

   *(.initcall1.init)

   *(.initcall2.init)

   *(.initcall3.init)

   *(.initcall4.init)

   *(.initcall5.init)

   *(.initcall6.init)

   *(.initcall7.init)

  __initcall_end = .;

       ……

因此，上面6-10行代码的作用为按initcall level等级的顺序，依次循环调用预先存储在initcall section内的所有各个级别的初始化函数。这样，kernel的initcall函数的原理我们就搞清楚了。

 

最后要注意的是rest_init是在start_kernel函数内最后部分才被调用执行的，rest_init前包含了kernel一系列的初始化工作。另外，这些不同level等级的initcall.init section本身有一定的执行顺序，因此如果你的驱动依赖于特定的执行顺序的话需要考虑到这一点。