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  • module_init的加载和释放

    转自:http://blog.csdn.net/dysh1985/article/details/7597105

    像你写C程序需要包含C库的头文件那样,Linux内核编程也需要包含Kernel头文件,大多的Linux驱动程序需要包含下面三个头文件:
    #include <linux/init.h>
    #include <linux/module.h>
    #include <linux/kernel.h>
        其中,init.h 定义了驱动的初始化和退出相关的函数,kernel.h 定义了经常用到的函数原型及宏定义,module.h 定义了内核模块相关的函数、变量及宏。
        几乎每个linux驱动都有个module_init(与module_exit的定义在Init.h (includelinux) 中)。没错,驱动的加载就靠它。为什么需要这样一个宏?原因是按照一般
    的编程想法,各部分的初始化函数会在一个固定的函数里调用比如:

    void init(void)

    {

        init_a();
        init_b();    

    }

        如果再加入一个初始化函数呢,那么在init_b()后面再加一行:init_c(); 这样确实能完成我们的功能,但这样有一定的问题,就是不能独立的添加初始化函数,每次添
    加一个新的函数都要修改init函数。可以采用另一种方式来处理这个问题,只要用一个宏来修饰一下:

    void init_a(void)
    {

    }

    __initlist(init_a, 1);

    它是怎么样通过这个宏来实现初始化函数列表的呢?先来看__initlist的定义:

    #define __init __attribute__((unused, __section__(".initlist")))

    #define __initlist(fn, lvl)
    static initlist_t __init_##fn __init = {
      magic:    INIT_MAGIC,
      callback: fn,
      level:   lvl }

    请注意:__section__(".initlist"),这个属性起什么作用呢?它告诉连接器这个变量存放在.initlist区段,如果所有的初始化函数都是用这个宏,那么每个函数会有
    对应的一个initlist_t结构体变量存放在.initlist区段,也就是说我们可以在.initlist区段找到所有初始化函数的指针。怎么找到.initlist区段的地址呢?

    extern u32 __initlist_start;
    extern u32 __initlist_end;

    这两个变量起作用了,__initlist_start是.initlist区段的开始,__initlist_end是结束,通过这两个变量我们就可以访问到所有的初始化函数了。这两个变量在哪定义的呢?在一个连接器脚本文件里

     . = ALIGN(4);
     .initlist : {
      __initlist_start = .;
      *(.initlist)
      __initlist_end = .;

    }

     这两个变量的值正好定义在.initlist区段的开始和结束地址,所以我们能通过这两个变量访问到所有的初始化函数。为我们做好了。先来分析一下module_init。定义如下:

    #define module_init(x)     __initcall(x);              //includelinuxinit.h

    #define __initcall(fn) device_initcall(fn)

    #define device_initcall(fn)                 __define_initcall("6",fn,6)

    #define __define_initcall(level,fn,id)

             static initcall_t __initcall_##fn##id __used

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

    如果某驱动想以func作为该驱动的入口,则可以如下声明:module_init(func);被上面的宏处理过后,变成 __initcall_func6 __used加入到内核映像的".initcall"区
    。内核的加载的时候,会搜索".initcall"中的所有条目,并按优先级加载它们,普通驱动程序的优先级是6。其它模块优先级列出如下:值越小,越先加载。

    #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)

    可以看到,被声明为pure_initcall的最先加载。

        module_init除了初始化加载之外,还有后期释放内存的作用。linux kernel中有很大一部分代码是设备驱动代码,这些驱动代码都有初始化和反初始化函数,这些代码     linux就是这样做的,对只需要初始化运行一次的函数都加上__init属性,__init 宏告诉编译器如果这个模块被编译到内核则把这个函数放到(.init.text)段,module_exit的参数卸载时同__init类似,如果驱动被编译进内核,则__exit宏会忽略清理函数,因为编译进内核的模块不需要做清理工作,显然__init和__exit对动态加载的模块是无效的,只支持完全编译进内核。


        在kernel初始化后期,释放所有这些函数代码所占的内存空间。连接器把带__init属性的函数放在同一个section里,在用完以后,把整个section释放掉。当函数初始化
    完成后这个区域可以被清除掉以节约系统内存。Kenrel启动时看到的消息“Freeing unused kernel memory: xxxk freed”同它有关。
        我们看源码,init/main.c中start_kernel是进入kernel()的第一个c函数,在这个函数的最后一行是rest_init();

    static void rest_init(void)

    {

         .....

         kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND);
         unlock_kernel();
         cpu_idle();

         .....    

    }

    创建了一个内核线程,主函数kernel_init末尾有个函数: init_post();

    这个init_post中的第一句就是free_initmem();就是用来释放初始化代码和数据的。

    void free_initmem(void)

    {

        if (!machine_is_integrator() && !machine_is_cintegrator()) {
        free_area((unsigned long)(&__init_begin),
         (unsigned long)(&__init_end),
         "init"); }

    }

     接下来就是kernel内存管理的事了。

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