转载关于do_initcalls函数的说明-ltmprogram-ChinaUnix博客

1.
在看linux核心代码的时候看到/init/main.c 里面的do_initcalls函数
static void (void)
{
         *call;

         for (call = ; call < ; call++)
                 (*call);

         /* Make sure there is no pending stuff from the initcall sequence */
         ();
}
static void ( fn)
{
         int = ();
         , , ;
         char [64];
         int ;

         if () {
                 ("calling %s/n", fn);
                 = ();
         }

         = fn();

         if () {
                 = ();
                 = (, );

                 ("initcall %s", fn);
                 (" returned %d after %Ld msecs/n", ,
                         (unsigned long long) .tv64 >> 20);
         }

         [0] = 0;

         if ( && != - && )
                 (, "error code %d ", );

         if (() != ) {
                 (, "preemption imbalance ", sizeof());
                 () = ;
         }
         if (()) {
                 (, "disabled interrupts ", sizeof());
                 ();
         }
         if ([0]) {
                 ( "initcall %s", fn);
                 (" returned with %s/n", );
         }
}

__initcall_start是在 arch目录中的相关CPU中的vmlinux.lds文件指定，如i386中位于arch/i386/vmlinux.lds中，至于在 __initcall_start和__initcall_end之间的是由函数声明__init指定
2.
察看/arch/i386/vmlinux.lds,发现一段代码
　__initcall_start = .;
　.initcall.init : { *(.initcall.init) }
　__initcall_end = .;
　
跟我找的东西相关
使用info ld,察看相关资料,（最终发现太麻烦，到网上找了一个ld.pdf).发现有这么一
段介绍关于c++地联结构造器的使用，和这段用法相同
其含义时，是让__initcall_start指向代码节.initcall.init的节首，而__initcall_end
指向.initcall.init的节尾。
那么第一段代码从程序逻辑上得到了解释。

3。因为do_initcalls所作的是系统中有关于选择的驱动部分的初始化工作，那么具体是这些
函数指针数据怎样放到了.initcall.init节。
想起来了，还没有使用grep哈哈，在
grep -rn .initcall.init *
发现在include/linux/init.h:83:有这样一个定义
#define __init_call　　 __attribute__ ((unused,__section__ (".initcall.init")))
娃哈哈哈
终于让我发现了
然后又发现了
#define __initcall(fn) /
static initcall_t __initcall_##fn __init_call = fn

4。问题是什么是__attribute__??,查找man gcc,找到关于__attribute__的定义
`section ("section-name")'
　　 Normally, the compiler places the code it generates in the `text'
　　 section.　Sometimes, however, you need additional sections, or you
　　 need certain particular functions to appear in special sections.
　　 The `section' attribute specifies that a function lives in a
　　 particular section.　For example, the declaration:

　　　　　extern void foobar (void) __attribute__ ((section ("bar")));

　　 puts the function `foobar' in the `bar' section.

　　 Some file formats do not support arbitrary sections so the
　　 `section' attribute is not available on all platforms.　If you
　　 need to map the entire contents of a module to a particular
　　 section, consider using the facilities of the linker instead.
　　
他的意思就是使它建造一个在.initcall.init节的指向初始函数的指针

5。问题是##是什么意思？
查阅gcc的man page得知，她是用在可变参数使用宏定义的时候的
在这里也就是建立一个变量名称为所指向的函数的名称，并且前面加上
__initcall_.

6.然后看看成果
在/include/linux/init.c中有发现
#define module_init(x) __initcall(x);
看看很多驱动中都有类似
module_init(usb_init);
module_exit(usb_exit);
的代码，哈哈，这下明白了。

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。

initcall机制原理及实践

asmlinkage void __init start_kernel(void)
{
char * command_line;
extern struct kernel_param __start___param[], __stop___param[];

···········································································
printk(KERN_NOTICE "Kernel command line: %s/n", saved_command_line);
                                                          //打印内核命令行
parse_early_param();
parse_args("Booting kernel", command_line, __start___param,
     __stop___param - __start___param,
     &unknown_bootoption);
                                                        //解析由BOOT传递的启动参数
···········································································

start_kernel()中的函数rest_init()将创建第一个核心线程kernel_thread(init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND)，调用init()函数：

static int init(void * unused)－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
{
                ·······················
                 do_basic_setup();
                ······················

/*
* We try each of these until one succeeds.
*
* The Bourne shell can be used instead of init if we are
* trying to recover a really broken machine.
*/
if (execute_command) { //判断在启动时是否指定了init参数
                                      //如果指定则执行用户init进程，成功将不会返回
  run_init_process(execute_command);
  printk(KERN_WARNING "Failed to execute %s. Attempting "
     "defaults.../n", execute_command);
}

/* 如果没有指定init启动参数，则查找下面的目录init进程,成功将不会返回，否则打印出错信息 */
run_init_process("/sbin/init");
run_init_process("/etc/init");
run_init_process("/bin/init");
run_init_process("/bin/sh");

继而调用函数do_basic_setup()（此时与体系结构相关的部分已经初始化完了,现在开始初始化设备了）：

/*
* Ok, the machine is now initialized. None of the devices
* have been touched yet, but the CPU subsystem is up and
* running, and memory and process management works.
*
* Now we can finally start doing some real work..
*/
static void __init do_basic_setup(void)－－－－－－－－－－－－－－－－－
{
/* drivers will send hotplug events */
init_workqueues();
usermodehelper_init();
driver_init(); //建立设备模型子系统

do_initcalls(); //系统初始化(包括设备，文件系统，内核模块等)
}
<./drivers/base/init.c>－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
/**
* driver_init - initialize driver model.
*
* Call the driver model init functions to initialize their
* subsystems. Called early from init/main.c.
*/

void __init driver_init(void)
{
/* These are the core pieces */
devices_init();
                       <./drivers/base/core.c>－－－－－－－－－－－－－
                                  int __init devices_init(void)
                                  {
                   return subsystem_register(&devices_subsys);
                                  }
                        －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
buses_init();
classes_init();
firmware_init();

/* These are also core pieces, but must come after the
* core core pieces.
*/
platform_bus_init();
system_bus_init();
cpu_dev_init();
memory_dev_init();
attribute_container_init();
}
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
extern initcall_t __initcall_start[], __initcall_end[];

static void __init do_initcalls(void)
{
initcall_t *call;
int count = preempt_count();

for (call = __initcall_start; call < __initcall_end; call++) {
                ··················
                (*call)();     //调用一系列初始化函数
               ···················
}
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
      __initcall_start和__initcall_end界定了存放初始化函数指针区域的起始地址，即从__initcall_start开始到 __initcall_end结束的区域中存放了指向各个初始化函数的函数指针。由 (*call)()完成各个部分的初始化工作，且便于扩充。具体实现如下：
<./arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S>－－－－－－－－－－－－－－－－－
  __initcall_start = .;
   *(.initcall1.init)
   *(.initcall2.init)
   *(.initcall3.init)
   *(.initcall4.init)
   *(.initcall5.init)
   *(.initcall6.init)
   *(.initcall7.init)
  __initcall_end = .;

<./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)
                                            //此处初始化了设备
                                           /*－－－－eg：arch_initcall(at91sam9261_device_init)－－－
                                               static int __init at91sam9261_device_init(void)
                                               {
                                                 at91_add_device_udc();
                                                 at91_add_device_dm9000();
                                                 armebs3_add_input_buttons();
                                                 return platform_add_devices(at91sam9261_devices, ARRAY_SIZE(at91sam9261_devices));
                                                }
                                        －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－*/
#define subsys_initcall(fn)  __define_initcall("4",fn)
#define fs_initcall(fn)  __define_initcall("5",fn)
#define device_initcall(fn)  __define_initcall("6",fn)
                                           //此处初始化了静态编译的驱动模块
#define late_initcall(fn)  __define_initcall("7",fn)

/**
* module_init() - driver initialization entry point
* @x: function to be run at kernel boot time or module insertion
*
* module_init() will either be called during do_initcalls (if
* builtin) or at module insertion time (if a module). There can only
* be one per module.
*/
#define module_init(x) __initcall(x);
//静态编译的驱动模块作为device_initcall在内核启动就被do_initcalls
/**
* module_exit() - driver exit entry point
* @x: function to be run when driver is removed
*
* module_exit() will wrap the driver clean-up code
* with cleanup_module() when used with rmmod when
* the driver is a module. If the driver is statically
* compiled into the kernel, module_exit() has no effect.
* There can only be one per module.
*/
#define module_exit(x) __exitcall(x);

···············································

/* Each module must use one module_init(), or one no_module_init */
#define module_init(initfn)     /
static inline initcall_t __inittest(void)  /
{ return initfn; }     /
int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));
     //insmod 是通过系统调用sys_init_module(const char *name_user, struct module *mod_user)
     //将动态驱动模块载入到内核空间

/* This is only required if you want to be unloadable. */
#define module_exit(exitfn)     /
static inline exitcall_t __exittest(void)  /
{ return exitfn; }     /
void cleanup_module(void) __attribute__((alias(#exitfn)));