【宏__define_initcall(level,fn)的作用 和 do_initcalls()】

, KernelTech

前言

  宏定义__define_initcall(level,fn)对于内核的初始化很重要，它指示
  编译器在编译的时候，将一系列初始化函数的起始地址值按照一定的顺序
  放在一个section中。在内核初始化阶段，do_initcalls() 将按顺序从该
  section中以函数指针的形式取出这些函数的起始地址，来依次完成相应
  的初始化。由于内核某些部分的初始化需要依赖于其他某些部分的初始化
  的完成，因此这个顺序排列常常非常重要。

  下面将从__define_initcall(level,fn) 宏定义的代码分析入手，依次
  分析名称为initcall.init的section的结构，最后分析内核初始化函数
  do_initcalls()是如何利用宏定义__define_initcall(level,fn)及其相
  关的衍生的7个宏宏定义，来实现内核某些部分的顺序初始化的。

1、分析 __define_initcall(level,fn) 宏定义

   1) 这个宏的定义位于inlclude\linux\init.h中：

      #define __define_initcall(level,fn)   \
         static initcall_t __initcall_##fn  \
         __attribute__((__section__(".initcall" level ".init"))) \
         = fn

      其中 initcall_t 是一个函数指针类型：

        typedef int (*initcall_t)(void);

      而属性 __attribute__((__section__())) 则表示把对象放在一个这个
      由括号中的名称所指代的section中。

      所以这个宏定义的的含义是：1) 声明一个名称为__initcall_##fn的函数
      指针(其中##表示替换连接，)；2) 将这个函数指针初始化为fn；3) 编译
      的时候需要把这个函数指针变量放置到名称为 ".initcall" level ".init"
      的section中(比如level="1"，代表这个section的名称是 ".initcall1.init")。

   2) 举例：__define_initcall(6, pci_init)

      上述宏调用的含义是：1) 声明一个函数指针__initcall_pic_init = pci_init；
      且 2) 这个指针变量__initcall_pic_init 需要放置到名称为 .initcall6.init
      的section中( 其实质就是将 这个函数pic_init的首地址放置到了这个
      section中)。

    3) 这个宏一般并不直接使用，而是被定义成下述其他更简单的7个衍生宏
       这些衍生宏宏的定义也位于 inlclude\linux\Init.h 中:

       #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)

       因此通过宏 core_initcall() 来声明的函数指针，将放置到名称为
       .initcall1.init的section中，而通过宏 postcore_initcall() 来
       声明的函数指针，将放置到名称为.initcall2.init的section中，
       依次类推。

     4) 举例：device_initcall(pci_init)

        解释同上 1－2)。

2、与初始化调用有关section--initcall.init被分成了7个子section

   1) 它们依次是.initcall1.init、.initcall2.init、...、.initcall7.init

   2) 按照先后顺序依次排列

   3) 它们的定义在文件vmlinux.lds.S中

      例如 对于i386+，在i386\kernel\vmlinux.lds.S中有：

          __initcall_start = .;
          .initcall.init : {
                *(.initcall1.init)
                *(.initcall2.init)
                *(.initcall3.init)
                *(.initcall4.init)
                *(.initcall5.init)
                *(.initcall6.init)
                *(.initcall7.init)
                }
          __initcall_end = .;

       而在makefile 中有
     
       LDFLAGS_vmlinux += -T arch/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds.s

    4) 在这7个section总的开始位置被标识为__initcall_start，
       而在结尾被标识为__initcall_end。

3、 内核初始化函数do_basic_setup(): do_initcalls() 将从.initcall.init
    中，也就是这7个section中依次取出所有的函数指针，并调用这些
    函数指针所指向的函数，来完成内核的一些相关的初始化。

    这个函数的定义位于init\main.c中：

        extern initcall_t __initcall_start, __initcall_end;
        static void __init do_initcalls(void)
        {
            initcall_t *call;
            ....
            for (call = &__initcall_start; call < &__initcall_end; call++)
            {
                ....
                (*call)();
                ....
            }
            ....
         }

     这些函数指针指向的函数就是通过宏__define_initcall(level,fn)
     赋值的函数fn，他们调用的顺序就是放置在这些section中的顺序，
     这个顺序很重要， 这就是这个宏__define_initcall(level,fn)的作用。
     注意到，这里__initcall_start 和 __initcall_end 就是section
     initcall.init的头和尾。

4、 归纳之

    1) __define_initcall(level,fn)的作用就是指示编译器把一些初始化函数
       的指针(即:函数起始地址)按照顺序放置一个名为 .initcall.init 的
       section中，这个section又被分成了7个子section，它们按顺序排列。
       在内核初始化阶段，这些放置到这个section中的函数指针将供
       do_initcalls() 按顺序依次调用，来完成相应初始化。

    2) 函数指针放置到的子section由宏定义的level确定，对应level较小的
       子section位于较前面。而位于同一个子section内的函数指针顺序不定，
       将由编译器按照编译的顺序随机指定。

    3) 因此，如果你希望某个初始化函数在内核初始化阶段就被调用，那么你
       就应该使用宏__define_initcall(level,fn) 或 其7个衍生宏 把这个
       函数fn的对应的指针放置到按照初始化的顺序放置到相关的 section 中。
       同事，如果某个初始化函数fn_B需要依赖于另外一个初始化函数fn_A的
       完成，那么你应该把fn_B放在比fn_A对应的level值较大的子section中，
       这样，do_initcalls()将在fn_A之后调用fn_B。

 

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如果你希望某个初始化函数在内核初始化阶段就被调用，那么你
就应该使用宏__define_initcall(level,fn) 或 其7个衍生宏来
把这个初始化函数fn的起始地址按照初始化的顺序放置到相关的
section 中。 内核初始化时的do_initcalls()将从这个section
中按顺序找到这些函数来执行。

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