C语言 module_init函数与initcall案例详解

module_init这个函数对做驱动的人来说肯定很熟悉，这篇文章用来跟一下这个函数的实现。

在include/linux/init.h里面有module_init的定义，自然，因为一个module可以在内核启动时自动加载进内核，也可以由我们手动在需要时加载进内核，基于这种场景，内核使用了MODULE这个宏，见代码：

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#ifndef MODULE   #ifndef __ASSEMBLY__   ...   #define __define_initcall(level,fn,id) \     static initcall_t __initcall_##fn##id __attribute_used__ \     __attribute__((__section__(".initcall" level ".init"))) = fn   #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)   #define module_init(x)    __initcall(x);   #else /* MODULE */   ...   #define module_init(initfn)                    \     static inline initcall_t __inittest(void)        \     { return initfn; }                    \     int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));...

当我们使用make menuconfig来配置内核时，将某个module配置为m时，MODULE这个宏就被定义了，而当配置为y时，则没有定义，具体的实现在kernel的根Makefile(-DMODULE)里。

现在我们先看下第一种情况，即把module配置为m的情况，即else分支的代码。

先看下initcall_t的定义：

1	typedef int (*initcall_t)(void);

它是一个接收参数为void, 返回值为int类型的函数指针。这样就明白了，其实前两句话只是做了一个检测，当你传进来的函数指针的参数和返回值与initcall_t不一致时，就会有告警。
重点在第三句，是使用alias将initfn变名为init_module，我们知道，kernel 2.4版本之前都是用init_module来加载模块的。这样做应该是为了不用修改load module的那块代码吧。

当我们调用insmod将module加载进内核时，会去找init_module作为入口地址，即是我们的initfn, 这样module就被加载了。

取nvme.ko为例，我们可以通过objdump -t nvme.ko 查看该模块的符号表，发现init_module和nvme_init指向同一个偏移量。如下：

现在看第二种情况，即我们选择将模块编进内核，让它随内核启动而加载。

这种情况下module_init最终会调用__define_initcall宏，这个宏的作用就是将我们的初始化函数放在".initcall" level ".init"中。

在这里是.initcall6.init, 它的位置可以在Vmlinux.lds.h里面找到：

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#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)

而INITCALL可以在vmlinux.lds.S里面找到https://suowo.cn：

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.init.text : AT(ADDR(.init.text) - LOAD_OFFSET) {       __init_begin = .;     _sinittext = .;     *(.init.text)     _einittext = .;   }   .init.data : AT(ADDR(.init.data) - LOAD_OFFSET) { *(.init.data) }   . = ALIGN(16);   .init.setup : AT(ADDR(.init.setup) - LOAD_OFFSET) {       __setup_start = .;     *(.init.setup)       __setup_end = .;    }   .initcall.init : AT(ADDR(.initcall.init) - LOAD_OFFSET) {       __initcall_start = .;     INITCALLS       __initcall_end = .;   }   .con_initcall.init : AT(ADDR(.con_initcall.init) - LOAD_OFFSET) {       __con_initcall_start = .;     *(.con_initcall.init)       __con_initcall_end = .;   }

上面贴出来的代码是系统启动时存放初始化数据的地方，执行完成后不再需要，会被释放掉。根据上面的内存布局，可以列出初始化宏和内存的对应关系：

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_init_begin              -------------------                           |  .init.text       | ---- __init                           |-------------------|                           |  .init.data       | ---- __initdata   _setup_start       |-------------------|                           |  .init.setup      | ---- __setup_param   __initcall_start   |-------------------|                           |  .initcall1.init  | ---- core_initcall                           |-------------------|                           |  .initcall2.init  | ---- postcore_initcall                           |-------------------|                           |  .initcall3.init  | ---- arch_initcall                           |-------------------|                           |  .initcall4.init  | ---- subsys_initcall                           |-------------------|                           |  .initcall5.init  | ---- fs_initcall                           |-------------------|                           |  .initcall6.init  | ---- device_initcall                           |-------------------|                           |  .initcall7.init  | ---- late_initcall   __initcall_end    |-------------------|                           |                   |                           |    ... ... ...    |                           |                   |   __init_end              -------------------

而各个initcall被调用的地方在kernel_init-》do_basic_setup-》do_initcalls里面：

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static void __init do_initcalls(void) {     initcall_t *call;     int count = preempt_count();       for (call = __initcall_start; call < __initcall_end; call++) {         ktime_t t0, t1, delta;         char *msg = NULL;         char msgbuf[40];         int result;           if (initcall_debug) {             printk("Calling initcall 0x%p", *call);             print_fn_descriptor_symbol(": %s()",                     (unsigned long) *call);             printk("\n");             t0 = ktime_get();         }           result = (*call)(); ... }