linux内核及驱动开发中有关__init,__exit和__initdata的用法

要了解Linux Kernel代码的分段信息，需要了解一下gcc的__attribute__的编绎属性或定义的函数或数，__attribute__主要用于改变所声 明据的特性，它有很多子项，用于改变作用对象的特性。比如对函数，noline将禁止进行内联扩展、noreturn表示没有返回值、pure表明函数除 返回值外，不会通过其它（如全局变量、指针）对函数外部产生任何影响。但这里我们比较感兴趣的是对代码段起作用子项section。

__attribute__的section子项的使用格式为：

__attribute__((section("section_name")))

其作或用是将作用的函数数据放入指定名为"section_name"输入段。

这里还要注意一下两个概念：输入段和输出段

输入段和输出段是相对于要生成最终的elf或binary时的Link过程说的，Link过程的输入大都是由源代码编绎生成的目标文件.o，那么这 些.o文件中包含的段相对link过程来说就是输入段，而Link的输出一般是可执行文件elf或库等，这些输出文件中也包含有段，这些输出文件中的段就 叫做输出段。输入段和输出段本来没有什么必然的联系，是互相独立，只是在Link过程中，Link程序会根据一定的规则（这些规则其实来源于Link Script），将不同的输入段重新组合到不同的输出段中，即使是段的名字，输入段和输出段可以完全不同。

其用法举例如下：

int  var __attribute__((section(".xdata"))) = 0;

这样定义的变量var将被放入名为.xdata的输入段，（注意：__attribute__这种用法中的括号好像很严格，这里的几个括号好象一个也不能少。）

static int __attribute__((section(".xinit"))) functionA(void)

{

.....
}

这个例子将使函数functionA被放入名叫.xinit的输入段。

需要着重注意的是，__attribute__的section属性只指定对象的输入段，它并不能影响所指定对象最终会放在可执行文件的什么段。

2. Linux Kernel源代码中与段有关的重要宏定义

Ａ. 关于__init、__initdata、__exit、__exitdata及类似的宏

打开Linux Kernel源代码树中的文件：include/init.h，可以看到有下面的宏定议：

#define __init  __attribute__ ((__section__ (".init.text")))  __cold

#define __initdata    __attribute__ (( __section__ (".init.data")))

#define __exitdata   __attribute__ (( __section__ (".exit.data")))

#define __exit_call  __attribute_used__ __attribute__ (( __section__ (".exitcall.exit")))

#define __init_refok  oninline __attribute__ ((__section__ (".text.init.refok")))

#define __initdata_refok __attribute__ ((__section__ (".data.init.refok")))

#define __exit_refok noinline __attribute__ ((__section__ (".exit.text.refok")))

.........

#ifdef MODULE

#define __exit  __attribute__ (( __section__ (".exit.text"))) __cold

#else

#define __exit __attribute_used__ __attribute__ ((__section__ (".exit.text"))) __cold

#endif

对于经常写驱动模块或翻阅Kernel源代码的人，看到熟悉的宏了吧：__init, __initdata, __exit, __exitdata。

__init 宏最常用的地方是驱动模块初始化函数的定义处，其目的是将驱动模块的初始化函数放入名叫.init.text的输入段。当内核启动完毕后，这个段中的内存会被释放掉供其他使用。

__initdata宏用于数据定义，目的是将数据放入名叫.init.data的输入段。其它几个宏也类似。

另外需要注意的是，在以上定意中，用__section__代替了section。还有其它一些类似的宏定义，这里不一一列出，其作用都是类似的。

/********************************************************************************************************/

对于__init、__initdata和__exit、__exitdata的定义位于,这些宏定 义的作用是告诉编译器将这些函数或者数据放入相应的section中，而在模块加载的阶段，.ko文件中的代码和数据的加载区域是根据section来加 载的。

比如：如果函数的定义中带有__init，那么这个函数的所有代码会被放入.init.text的section中。

      如果函数的定义中带有__initdata，那么这个函数的所有代码会被放入.init.data的section中。

    之所以要使用这个宏定义，其中一个原因是标记为初始化的函数和数据,表明该函数和数据仅在初始化期间使用。在模块装载之后，模块装载就会将初始化函数扔掉。这样可以将该函数占用的内存释放出来。

这种释放根据是否编译进内核是有区别的：

（1）模块编译进内核：所有的初始化数据和函数都是在系统启动的最后阶段，在所有模块都初始化完成以后被内核统一释放的。所有你一般可以在内核启动信息的后面看到：

1. PHY: 0:01 - Link is Up - 100/Full
2. VFS: Mounted root (nfs filesystem) on device 0:14.
3. devtmpfs: mounted
4. Freeing init memory: 196K
5. INIT: version 2.86 booting

（2）独立的模块：模块是通过module-init-tool中的insmod的程序利用系统调用来挂载的，而所有的初始化数据和函数都是被这个系统调用所使用的，在模块挂载完成并初始化过后，由系统调用来完成对初始化数据和函数所占空间的释放。

所以对于将内核驱动代码中的函数和数据定义为“初始化”时需要注意：不要将驱动定义的文件方法（如 open、read、write、close）或者驱动在实际工作中需要使用的函数和数据定义为“初始化”属性，因为在驱动初始化后这些东东就已经被释放了，如果使用了就会Oops。

有些网上的文章中写到：

1. __init宏使内建模块中的init函数在执行完成后释放掉，不过可装载的模块不受影响。

这个是错误的，这些“初始化”宏同样影响可装载模块。从模块装载的系统调用源码中你可以找到释放的地方，他释放的是整个“初始化”section。具体的情况请参考《深入Linux内核构架》的《第七章 模块》

从代码上可以证明“初始化”宏同样影响可装载模块，从实验中同样可以，实验步骤：

（1）在一个简单的字符驱动中定义一个“初始化”字符串，并在模块初始化时打印出来。在驱动的其他方法中也试图打印这个字符串，如果这个方法被系统调用执行了，那么你就得到了一个Oops。

（2）去掉这个字符串定义时的“初始化”宏，再做一边实验，字符串依然可以被打印出来.