module_init的加載和釋放

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

 

像你寫C程序須要包含C庫的頭文件那樣，Linux內核編程也須要包含Kernel頭文件，大多的Linux驅動程序須要包含下面三個頭文件：
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
    其中，init.h 定義了驅動的初始化和退出相關的函數，kernel.h 定義了常常用到的函數原型及宏定義，module.h 定義了內核模塊相關的函數、變量及宏。
    幾乎每一個linux驅動都有個module_init（與module_exit的定義在Init.h (\include\linux) 中）。沒錯，驅動的加載就靠它。爲何須要這樣一個宏？緣由是按照通常
的編程想法，各部分的初始化函數會在一個固定的函數裏調用好比：

void init(void)

{

    init_a();
    init_b();    

}

    若是再加入一個初始化函數呢，那麼在init_b()後面再加一行：init_c(); 這樣確實能完成咱們的功能，但這樣有必定的問題，就是不能獨立的添加初始化函數，每次添
加一個新的函數都要修改init函數。能夠採用另外一種方式來處理這個問題，只要用一個宏來修飾一下：

void init_a(void)
{

}

__initlist(init_a, 1);

 

它是怎麼樣經過這個宏來實現初始化函數列表的呢？先來看__initlist的定義：

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

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

請注意：__section__(".initlist")，這個屬性起什麼做用呢？它告訴鏈接器這個變量存放在.initlist區段，若是全部的初始化函數都是用這個宏，那麼每一個函數會有
對應的一個initlist_t結構體變量存放在.initlist區段，也就是說咱們能夠在.initlist區段找到全部初始化函數的指針。怎麼找到.initlist區段的地址呢？

extern u32 __initlist_start;
extern u32 __initlist_end;

這兩個變量起做用了，__initlist_start是.initlist區段的開始，__initlist_end是結束，經過這兩個變量咱們就能夠訪問到全部的初始化函數了。這兩個變量在哪定義的呢？在一個鏈接器腳本文件裏

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

}

 這兩個變量的值正好定義在.initlist區段的開始和結束地址，因此咱們能經過這兩個變量訪問到全部的初始化函數。爲咱們作好了。先來分析一下module_init。定義以下：

#define module_init(x)     __initcall(x);              //include\linux\init.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

 

若是某驅動想以func做爲該驅動的入口，則能夠以下聲明：module_init(func);被上面的宏處理事後，變成 __initcall_func6 __used加入到內核映像的".initcall"區
。內核的加載的時候，會搜索".initcall"中的全部條目，並按優先級加載它們，普通驅動程序的優先級是6。其它模塊優先級列出以下：值越小，越先加載。

#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)

能夠看到，被聲明爲pure_initcall的最早加載。

    module_init除了初始化加載以外，還有後期釋放內存的做用。linux kernel中有很大一部分代碼是設備驅動代碼，這些驅動代碼都有初始化和反初始化函數，這些代碼     linux就是這樣作的，對只須要初始化運行一次的函數都加上__init屬性，__init 宏告訴編譯器若是這個模塊被編譯到內核則把這個函數放到（.init.text）段，module_exit的參數卸載時同__init相似，若是驅動被編譯進內核，則__exit宏會忽略清理函數，由於編譯進內核的模塊不須要作清理工做，顯然__init和__exit對動態加載的模塊是無效的，只支持徹底編譯進內核。

    在kernel初始化後期，釋放全部這些函數代碼所佔的內存空間。鏈接器把帶__init屬性的函數放在同一個section裏，在用完之後，把整個section釋放掉。當函數初始化
完成後這個區域能夠被清除掉以節約系統內存。Kenrel啓動時看到的消息「Freeing unused kernel memory: xxxk freed」同它有關。
    咱們看源碼，init/main.c中start_kernel是進入kernel()的第一個c函數，在這個函數的最後一行是rest_init();

static void rest_init(void)

{

     .....

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

     .....    

}

建立了一個內核線程，主函數kernel_init末尾有個函數： init_post();

這個init_post中的第一句就是free_initmem();就是用來釋放初始化代碼和數據的。

void free_initmem(void)

{

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

}

 接下來就是kernel內存管理的事了。