Linux kernel .init.data 段 --- initcall段内函数的初始化流

通过initcall段内函数初始化流程来看.init.data段的内容

start_kernel-->rest_init-->kernel_init-->do_basic_setup-->do_initcalls

static void __init do_initcalls(void)

{

    int level;

    for (level = 0; level < ARRAY_SIZE(initcall_levels) - 1; level++)

        do_initcall_level(level);

}

static void __init do_initcall_level(int level)

{

    extern const struct kernel_param __start___param[], __stop___param[];

    initcall_t *fn;

    strcpy(static_command_line, saved_command_line);

    parse_args(initcall_level_names[level],

           static_command_line, __start___param,

           __stop___param - __start___param,

           level, level,

           repair_env_string);

    for (fn = initcall_levels[level]; fn < initcall_levels[level+1]; fn++)

        do_one_initcall(*fn);

}

关键是内核如何存储函数地址的？

先来看声明：

typedef int (*initcall_t)(void);    //函数指针

extern initcall_t __initcall_start[];    //函数指针数组

extern initcall_t __initcall0_start[];

extern initcall_t __initcall1_start[];

extern initcall_t __initcall2_start[];

extern initcall_t __initcall3_start[];

extern initcall_t __initcall4_start[];

extern initcall_t __initcall5_start[];

extern initcall_t __initcall6_start[];

extern initcall_t __initcall7_start[];

extern initcall_t __initcall_end[];

static initcall_t *initcall_levels[] __initdata = {    //一系列函数指针数组集合

    __initcall0_start,

    __initcall1_start,

    __initcall2_start,

    __initcall3_start,

    __initcall4_start,

    __initcall5_start,

    __initcall6_start,

    __initcall7_start,

    __initcall_end,

};

这些函数指针数组的声明在链接脚本vmlinux.lds中，对于__initcallX_start的排列如下：

 .init.data : {

  *(.init.data) *(.cpuinit.data) *(.meminit.data) *(.init.rodata) *(.cpuinit.rodata) *(.meminit.rodata) . = ALIGN(32); __dtb_start = .; *(.dtb.init.rodata) __dtb_end = .;

  . = ALIGN(16); __setup_start = .; *(.init.setup) __setup_end = .;

  __initcall_start = .; *(.initcallearly.init) __initcall0_start = .; *(.initcall0.init) *(.initcall0s.init) __initcall1_start = .; *(.initcall1.init) *(.initcall1s.init) __initcall2_start = .; *(.initcall2.init) *(.initcall2s.init) __initcall3_start = .; *(.initcall3.init) *(.initcall3s.init) __initcall4_start = .; *(.initcall4.init) *(.initcall4s.init) __initcall5_start = .; *(.initcall5.init) *(.initcall5s.init) __initcallrootfs_start = .; *(.initcallrootfs.init) *(.initcallrootfss.init) __initcall6_start = .; *(.initcall6.init) *(.initcall6s.init) __initcall7_start = .; *(.initcall7.init) *(.initcall7s.init) __initcall_end = .;

  __con_initcall_start = .; *(.con_initcall.init) __con_initcall_end = .;

  __security_initcall_start = .; *(.security_initcall.init) __security_initcall_end = .;

  . = ALIGN(4); __initramfs_start = .; *(.init.ramfs) . = ALIGN(8); *(.init.ramfs.info)

 }

可以看出__initcall段存储在.init.data段中，

通过System.map可以看一下这些段中存储的是什么函数的指针：

c05f6dd8 T __initcall_start

c05f6dd8 T __setup_end

c05f6ddc t __initcall_init_static_idmapearly

c05f6de0 t __initcall_spawn_ksoftirqdearly

c05f6de4 t __initcall_init_workqueuesearly

c05f6de8 t __initcall_migration_initearly

c05f6dec t __initcall_cpu_stop_initearly

c05f6df0 t __initcall_rcu_scheduler_really_startedearly

c05f6df4 T __initcall0_start

c05f6df4 t __initcall_ipc_ns_init0

c05f6df8 t __initcall_init_mmap_min_addr0

c05f6dfc t __initcall_net_ns_init0

c05f6e00 T __initcall1_start

c05f6e00 t __initcall_ptrace_break_init1

c05f6e04 t __initcall_consistent_init1

c05f6e08 t __initcall_v6_userpage_init1

c05f6e0c t __initcall_ksysfs_init1

c05f6e10 t __initcall_init_jiffies_clocksource1

c05f6e14 t __initcall_init_zero_pfn1

c05f6e18 t __initcall_fsnotify_init1

c05f6e1c t __initcall_filelock_init1

c05f6e20 t __initcall_init_script_binfmt1

c05f6e24 t __initcall_init_elf_binfmt1

c05f6e28 t __initcall_debugfs_init1

c05f6e2c t __initcall_random32_init1

c05f6e30 t __initcall_sock_init1

c05f6e34 t __initcall_netlink_proto_init1

c05f6e38 T __initcall2_start

c05f6e38 t __initcall_bdi_class_init2

c05f6e3c t __initcall_kobject_uevent_init2

c05f6e40 t __initcall_gpiolib_sysfs_init2

c05f6e44 t __initcall_pcibus_class_init2

c05f6e48 t __initcall_pci_driver_init2

c05f6e4c t __initcall_tty_class_init2

c05f6e50 t __initcall_spi_init2

c05f6e54 t __initcall_i2c_init2

c05f6e58 T __initcall3_start

......

c05f7300 T __initcall_end

同样通过objdump也可以看出__initcall段的内容：

c05f6dd8 <__initcall_start>:

c05f6dd8:    c05cbc64     .word    0xc05cbc64

c05f6ddc <__initcall_init_static_idmapearly>:

c05f6ddc:    c05ccee4                                ..\.

c05f6de0 <__initcall_spawn_ksoftirqdearly>:

c05f6de0:    c05d048c                                ..].

c05f6de4 <__initcall_init_workqueuesearly>:

c05f6de4:    c05d0b20                                 .].

c05f6de8 <__initcall_migration_initearly>:

c05f6de8:    c05d1754                                T.].

c05f6dec <__initcall_cpu_stop_initearly>:

c05f6dec:    c05d25c0                                .%].

c05f6df0 <__initcall_rcu_scheduler_really_startedearly>:

c05f6df0:    c05d2944                                D)].

c05f6df4 <__initcall0_start>:

c05f6df4:    c05d8bd8     .word    0xc05d8bd8

c05f6df8 <__initcall_init_mmap_min_addr0>:

c05f6df8:    c05d8d0c                                ..].

c05f6dfc <__initcall_net_ns_init0>:

c05f6dfc:    c05e0f60                                `.^.

......

objdump还显示对应函数的地址；

可以看出内核在初始化阶段，找到__initcall0_start，然后依次读取存储的函数地址，并调用进行初始化操作。

内核中放在.init.data的函数声明需要用到如下宏定义：

#define __define_initcall(level,fn,id) \

    static initcall_t __initcall_##fn##id __used \

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

/*

 * Early initcalls run before initializing SMP.

 *

 * Only for built-in code, not modules.

 */

#define early_initcall(fn)        __define_initcall("early",fn,early)

/*

 * A "pure" initcall has no dependencies on anything else, and purely

 * initializes variables that couldn't be statically initialized.

 *

 * This only exists for built-in code, not for modules.

 */

#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)

#define __initcall(fn) device_initcall(fn)

例如i2c初始化声明为：

     postcore_initcall(i2c_init);

对应.init.data段的内容为：

c05f6e54 <__initcall_i2c_init2>:

c05f6e54:    c05e0604                                ..^.