分类： LINUX
2010-05-13 07:42:24
linux kernel中包含了许多独立的features，这些features可以在配置内核时enable或者disable。而这些features一般都会有自己的初始化函数，按照传统的写法，对这些的features的初始化会这样做：
这种做法的问题在于，linux kernel拥有无数features，这就意味着这里要有无数的”#ifdef … #endif”。这一方面使得代码看起来很dirty，另一方面，每个features的作者都需要在这里额外的维护一小段代码，这降低了整个代码的可维护性和正交性。
为了解决这个问题，Linux Kernel 2.3.13引入了initcall的概念。
initcall在概念上很简单。
下面我们用一个简单的例子来演示一下initcall的实现。首先为了能在C code中定位.initcall的起始、终止地址，我们不能使用默认的ld script，要对他做一点点修改。可以用”ld -verbose”命令获得ld默认使用的ld script，对它做简单修改后我们得到：
文件比较长，但是这blog的文件上传功能貌似有点问题，所以还是直接贴上来了。不过这个文件中只有62－64这3行是我添加的，具体的说是以下三行：
__initcall_begin = .;
.initcall : { *(.initcall) }
__initcall_end = .;
其他全部是ld默认script的内容。ld script的内容这里不说太多，不会的可以查阅ld的info page。
然后是一个简单的c程序initcall.c：
编译：
gcc -Tinitcall.lds initcall.c
执行：
$ ./a.out
1
2
3
参考资料：
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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
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。
