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  • 如何调整Linux内核启动中的驱动初始化顺序

    From: http://hi.baidu.com/serial_story/blog/item/d40d49c6907212129c163ded.html

    如何调整Linux内核启动中的驱动初始化顺序
    
    【问题】
    此处我要实现的是将芯片的ID用于网卡MAC地址,网卡驱动是enc28j60_init。
    但是,读取芯片ID的函数,在as352x_afe_init模块中,所以要先初始化as352x_afe_init。
    此处,内核编译完之后,在生成的system.map中可以看到,
    enc28j60_init在as352x_afe_init之前,所以,无法去读芯片ID。
    所以我们的目标是,将as352x_afe_init驱动初始化放到enc28j60_init之前,
    然后才能读取芯片ID,才能用于网卡初始化的时候的,将芯片ID设置成网卡MAC地址。
    
    【解决过程】
    【1】
    最简单想到的,是内核里面的
    arch\arm\mach-as352x\core.c
    中,去改devices设备列表中的顺序。
    enc28j60_init对应的是ssp_device,因为网卡初始化用到的是SPI驱动去进行和通讯的。
    as352x_afe_init对应的是afe_device。
    原先是:
    static struct platform_device *devices[] =
    {
    &uart_device,
    &nand_device,
    &afe_device,
    &audio_device,
    &usb_device,
    &as352xkbd_device,
    &ssp_device,
    };
    把afe改到最前面:
    static struct platform_device *devices[] =
    {
    &afe_device,
    &uart_device,
    &nand_device,
    &audio_device,
    &usb_device,
    &as352xkbd_device,
    &ssp_device,
    };
    
    但是,实际结果是,没有任何影响,连systemp.map生成的,那么模块初始化顺序,都没有任何变化。
    也就说明,想要实现驱动加载顺序的改变,改core.c里面的设备列表顺序是没有用的。
    
    【2】
    在网上看到很多帖子,主要就是这几个:
    怎么确定驱动加载顺序
    http://blog.chinaunix.net/u2/72751/showart_1074704.html
    
    Linux内核驱动程序初始化顺序的调整
    http://www.itjj.net/tech/OS/Linux/2006-12-21/74501.html
    
    内核启动时,设备及驱动初始化的实现 
    http://linux.chinaunix.net/bbs/archiver/tid-1109340.html
    
    其说明的也很清楚了,就是:
    Linux内核为不同驱动的加载顺序对应不同的优先级,定义了一些宏:
    include\linux\init.h
    
    #define pure_initcall(fn)   __define_initcall("0",fn,1)
    
    #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)
    
    把自己的驱动的函数名用这些宏去定义之后,
    就会对应不同的加载时候的优先级。
    
    其中,我们写驱动中所用到的module_init对应的是
    #define module_init(x) __initcall(x);#define __initcall(fn) device_initcall(fn)
    所以,驱动对应的加载的优先级为6
    
    在上面的不同的优先级中,
    数字越小,优先级越高。
    同一等级的优先级的驱动,加载顺序是链接过程决定的,结果是不确定的,我们无法去手动设置谁先谁后。
    不同等级的驱动加载的顺序是先优先级高,后优先级低,这是可以确定的。
    
    所以,像我们之前在驱动中用:
    module_init(i2c_dev_init);
    module_init(as352x_afe_init);
    module_init(as352x_afe_i2c_init);
    
    module_init(enc28j60_init);
    
    所以,大家都是同一个优先级去初始化,
    最后这些驱动加载的顺序,可以查看在根目录下,
    生成的system.map:
    
    。。。
    c00197d8 t __initcall_alignment_init5
    。。。。。
    c00197f4 t __initcall_default_rootfsrootfs
    c00197f8 t __initcall_timer_init_sysfs6
    c00197fc t __initcall_clock_dev_init6
    。。。
    c00198d8 t __initcall_loop_init6
    c00198dc t __initcall_net_olddevs_init6
    c00198e0 t __initcall_loopback_init6
    c00198e4 t __initcall_enc28j60_init6
    。。。
    c0019900 t __initcall_as352x_spi_init6
    c0019904 t __initcall_spidev_init6
    。。。
    c0019920 t __initcall_i2c_dev_init6
    c0019924 t __initcall_as352x_afe_i2c_init6
    c0019928 t __initcall_as352x_afe_init6
    。。。
    c0019970 t __initcall_random32_reseed7
    c0019974 t __initcall_seqgen_init7
    c0019978 t __initcall_rtc_hctosys7
    c001997c T __con_initcall_start
    c001997c t __initcall_con_init
    c001997c T __initcall_end
    。。。
    
    此处就是由于
    c0019920 t __initcall_i2c_dev_init6
    c0019924 t __initcall_as352x_afe_i2c_init6
    c0019928 t __initcall_as352x_afe_init6
    在
    c00198e4 t __initcall_enc28j60_init6
    之前,所以我这里才要去改。。。
    
    知道原理,能想到的,就是
    要么把
    as352x_afe_init
    改到
    enc28j60_init
    之前一级,即优先级为5。
    即在驱动中,调用:
    fs_initcall(as352x_afe_init);
    
    要么把
    enc28j60_init
    改到
    as352x_afe_init
    之后,即优先级为7
    即在驱动中,调用:
    late_initcall(enc28j60_init);
    
    但是,此处麻烦就麻烦在,
    如果把
    as352x_afe_init
    改到
    enc28j60_init
    之前一级,
    发现后面网卡初始化enc28j60_init中,虽然读取芯片ID对了,
    但是后面的IP-auto configure 有问题。
    所以放弃。
    
    如果把
    enc28j60_init
    改到
    as352x_afe_init
    之后,
    但是,从system.map中看到的是,优先级为7的驱动中,明显有几个驱动,
    也是和网卡初始化相关的,所以,这样改,尝试后,还是失败了。
    
    所以,没法简单的通过调整现有的驱动的顺序,去实现顺序的调整。
    
    最后,被逼无奈,想到了一个可以实现我们需求的办法,
    那就是,单独定义一个优先级,把afe相关的初始化都放到那里面去,
    这样,就可以保证,其他没什么相关的冲突了。
    最后证实,这样是可以实现目的的。
    
    具体添加一个新的优先级的步骤如下:
    
    1.定义新的优先级
    
    include\linux\init.h中:
    
    #define pure_initcall(fn)   __define_initcall("0",fn,1)
    
    #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)
    #if 1
    #define prev_device_initcall(fn)   __define_initcall("6",fn,6)
    #define prev_device_initcall_sync(fn) __define_initcall("6s",fn,6s)
    #define device_initcall(fn)   __define_initcall("7",fn,7)
    #define device_initcall_sync(fn) __define_initcall("7s",fn,7s)
    #define late_initcall(fn)   __define_initcall("8",fn,8)
    #define late_initcall_sync(fn)   __define_initcall("8s",fn,8s)
    
    #else
    #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)
    #endif
    
    2.用对应新的宏,定义我们的驱动:
    prev_device_initcall(i2c_dev_init);
    prev_device_initcall(as352x_afe_i2c_init);
    prev_device_initcall(as352x_afe_init);
    
    做到这里,本以为可以了,但是编译后,在system.map中,发现之前优先级为7的那几个函数,
    被放到system.map最后了,而不是预想的,
    在优先级7之后,在
    c001997c T __con_initcall_start
    c001997c t __initcall_con_init
    c001997c T __initcall_end
    之前。
    
    最后,发现时没有把对应的链接文件中的宏加进去:
    
    3.
    
    include\asm-generic\vmlinux.lds.h
    
    #if 1
    #define INITCALLS        \
    *(.initcall0.init)       \
    *(.initcall0s.init)       \
    *(.initcall1.init)       \
    *(.initcall1s.init)       \
    *(.initcall2.init)       \
    *(.initcall2s.init)       \
    *(.initcall3.init)       \
    *(.initcall3s.init)       \
    *(.initcall4.init)       \
    *(.initcall4s.init)       \
    *(.initcall5.init)       \
    *(.initcall5s.init)       \
    *(.initcallrootfs.init)       \
    *(.initcall6.init)       \
    *(.initcall6s.init)       \
    *(.initcall7.init)       \
    *(.initcall7s.init)       \
    *(.initcall8.init)       \
    *(.initcall8s.init)
    
    #else
    
    #define INITCALLS        \
    *(.initcall0.init)       \
    *(.initcall0s.init)       \
    *(.initcall1.init)       \
    *(.initcall1s.init)       \
    *(.initcall2.init)       \
    *(.initcall2s.init)       \
    *(.initcall3.init)       \
    *(.initcall3s.init)       \
    *(.initcall4.init)       \
    *(.initcall4s.init)       \
    *(.initcall5.init)       \
    *(.initcall5s.init)       \
    *(.initcallrootfs.init)       \
    *(.initcall6.init)       \
    *(.initcall6s.init)       \
    *(.initcall7.init)       \
    *(.initcall7s.init)
    
    #endif
    最后,再重新编译,就可以实现我们要的,
    和afe相关的驱动初始化,都在网卡enc28j60_init之前了。
    也就可以在网卡里面读芯片ID了。
    当然,对应编译生成的system.map文件中,
    对应的通过module_init定义的驱动,优先级也都变成7了。
    而late_initcall对应优先级8了。
    
    注:当前开发板arm的板子,所以,对应的load 脚本在:
    
    linux-2.6.28.4\arch\arm\kernel\vmlinux.lds
    
    看起来,应该是这个文件:
    
    linux-2.6.28.4\arch\arm\kernel\vmlinux.lds.S
    
    生成上面那个脚本的。
    
    vmlinux.lds中的这一行:
    
    __initcall_start = .;
       *(.initcallearly.init) __early_initcall_end = .; *(.initcall0.init) *(.initcall0s.init) *(.initcall1.init) *(.initcall1s.init) *(.initcall2.init) *(.initcall2s.init) *(.initcall3.init) *(.initcall3s.init) *(.initcall4.init) *(.initcall4s.init) *(.initcall5.init) *(.initcall5s.init) *(.initcallrootfs.init) *(.initcall6.init) *(.initcall6s.init) *(.initcall7.init) *(.initcall7s.init)
    就是将之前那些对应的init类型的函数,展开,放到这对应的位置。
    
    【3】
    不过,最后的最后,竟然发现网卡还是工作不正常,结果第二天,无意间发现是网卡地址设置导致网卡工作不正常的。
    也就是说,实际是直接将afe设置到原先的优先级5就可以的,而不用这么麻烦去改系统的东西的。。。
    
    不过,至少这也是一种办法,虽然不是那么的好。。。
    
     
    
    【后记2011-08-26】
    
    【module_init之类的函数的在代码中的初始化逻辑】
    
    在\init\main.c中,对应逻辑是:
    kernel_init中先调用do_pre_smp_initcalls,后调用do_basic_setup。
    其中: 
    static void __init do_pre_smp_initcalls(void)
    {
    initcall_t *fn;
    for (fn = __initcall_start; fn < __early_initcall_end; fn++)
      do_one_initcall(*fn);
    }
    
    do_pre_smp_initcalls初始化了,从__initcall_start到__early_initcall_end之间的函数。
    而do_basic_setup中又调用do_initcalls: 
    static void __init do_initcalls(void)
    {
    initcall_t *fn;
    for (fn = __early_initcall_end; fn < __initcall_end; fn++)
      do_one_initcall(*fn);
    /* Make sure there is no pending stuff from the initcall sequence */
    flush_scheduled_work();
    }
    
    do_initcalls初始化了,从__early_initcall_end到__initcall_end之间的函数。
    对应的__initcall_start和__initcall_end,都可以在system.map中找到,两者之间的函数,被依次地调用,这就是这些函数被调用的顺序。
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