Linux驱动先注册总线,总线上可以先挂device,也可以先挂driver,那么究竟怎么控制先后的顺序呢。

Linux系统使用两种方式去加载系统中的模块动态静态

静态加载:将所有模块的程序编译到Linux内核中,由do_initcall函数加载

核心进程(/init/main.c)kernel_initàdo_basic_setup()àdo_initcalls()该函数中会将在__initcall_start和__initcall_end之间定义的各个模块依次加载。那么在__initcall_start 和 __initcall_end之间都有些什么呢?

找到/arch/powerpc/kernel/vmlinux.lds文件,找到.initcall.init段:

 

.initcall.init : {

  __initcall_start = .;

  *(.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)

  __initcall_end = .;

  }

 

可以看出在这两个宏之间依次排列了14个等级的宏,由于这其中的宏是按先后顺序链接的,所以也就表示,这14个宏有优先级:0>1>1s>2>2s………>7>7s。

那么这些宏有什么具体的意义呢,这就要看/include/linux/init.h文件:

 

#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)

 

   这里就定义了具体的宏,我们平时用的module_init在静态编译时就相当于device_initcall。举个例子,在2.6.24的内核中:gianfar_device使用的是arch_initcall,而gianfar_driver使用的是module_init,因为arch_initcall的优先级大于module_init,所以gianfar设备驱动的device先于driver在总线上添加。

 

 

系统初始化函数集(subsys_initcall)和初始化段应用

前言:前段时间做一个项目需要设计一个动态库,并希望在加载库的同时自动执行一些初始化动作,于是联想到了linux内核众子系统的初始化,于是研究之,并在过这程中发现了初始化段的存在,利用初始化段实现了该功能。工作一年,笔记积累多了,慢慢变得杂乱无章,于是开博,一方面整理笔记,梳理知识,另一方面和大家交流,共同进步。

 

 

keyword:subsys_initcall, init, init_call

 

1 系统初始化调用函数集分析(静态)

1.1 函数定义

 在linux内核代码里,运用了subsys_initcall来进行各种子系统的初始化,具体怎么初始化的呢?其实并不复杂。以2.6.29内核作为例子。在下就能找到subsys_initcall的定义:

#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)

 

而__define_initcall又被定义为

#define __define_initcall(level,fn,id) \

 static initcall_t  __initcall_##fn##id   __used \

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

 

所以 subsys_initcall(fn) == __initcall_fn4 它将被链接器放于section  .initcall4.init 中。(attribute将会在另一篇文章中介绍)

 

1.2 初始化函数集的调用过程执行过程:

start_kernel->rest_init

系统在启动后在rest_init中会创建init内核线程

init->do_basic_setup->do_initcalls

do_initcalls中会把.initcall.init.中的函数依次执行一遍:

 

for (call = __initcall_start; call < __initcall_end; call++) {

.    .....

result = (*call)();

.    ........

}

 

这个__initcall_start是在文件定义的:

 .initcall.init : AT(ADDR(.initcall.init) - LOAD_OFFSET) {

   __initcall_start = .;

   INITCALLS

   __initcall_end = .;

  }

 

INITCALLS被定义于:

#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)

 

 

2 基于模块方式的初始化函数(动态)

2.1函数定义subsys_initcall的静态调用方式应该讲清楚来龙去脉了,现在看看动态方式的初始化函数调用(模块方式)。在里,如果MODULE宏被定义,说明该函数将被编译进模块里,在系统启动后以模块方式被调用。

#define core_initcall(fn)         module_init(fn)

#define postcore_initcall(fn)  module_init(fn)

#define arch_initcall(fn)        module_init(fn)

#define subsys_initcall(fn)    module_init(fn)

#define fs_initcall(fn)             module_init(fn)

#define device_initcall(fn)     module_init(fn)

#define late_initcall(fn)         module_init(fn)

这是在定义MODULE的情况下对subsys_initcall的定义,就是说对于驱动模块,使用subsys_initcall等价于使用module_init

 

 

2.2 module_init 分析下面先看看module_init宏究竟做了什么

#define module_init(initfn)     \

 static inline initcall_t __inittest(void)  \ /*定义此函数用来检测传入函数的类型,并在编译时提供警告信息*/

 { return initfn; }     \

 int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn))); /*声明init_modlue为 initfn的别名,insmod只查找名字为init_module函数并调用*/

 

typedef int (*initcall_t)(void); /*函数类型定义*/

 

在以模块方式编译一个模块的时候,会自动生成一个xxx.mod.c文件, 在该文件里面定义一个structmodule变量,并把init函数设置为上面的init_module()而上面的这个init_module,被alias成模块的初始化函数(参考

 

也就是说,模块装载的时候(insmod,modprobe),sys_init_module()系统调用会调用module_init指定的函数(对于编译成>模块的情况)。

 

2.3 module的自动加载内核在启动时已经检测到了系统的硬件设备,并把硬件设备信息通过sysfs内核虚拟文件系统导出sysfs文件系统由系统初始化脚本挂载到/sys上udev扫描sysfs文件系统,根据硬件设备信息生成热插拔(hotplug)事件,udev再读取这些事件,生成对应的硬件设备文件。由于没有实际的硬件插拔动作,所以这一过程被称为coldplug。

udev完成coldplug操作,需要下面三个程序:

udevtrigger——扫描sysfs文件系统,生成相应的硬件设备hotplug事件。

udevd——作为deamon,记录hotplug事件,然后排队后再发送给udev,避免事件冲突(race conditions)。

udevsettle——查看udev事件队列,等队列内事件全部处理完毕才退出。

要规定事件怎样处理就要编写规则文件了.规则文件是udev的灵魂,没有规则文件,udev无法自动加载硬件设备的驱动模块。它一般位于

 

 

3初始化段的应用这里给出一个简单的初始化段的使用例子,将a.c编译成一个动态库,其中,函数a()和函数c()放在两个不同的初始化段里,函数b()默认放置;编译main.c,链接到由a.c编译成的动态库,观察各函数的执行顺序。

# cat a.c #include

typedef int (*fn) (void);

int a(void)

{

    printf("a\n");

    return 0;

}

__attribute__((__section__(".init_array.2"))) static fn init_a = a;

int c(void)

{

    printf("c\n");

    return 0;

}

__attribute__((__section__(".init_array.1"))) static fn init_c = c;

 

int b()

{

    printf("b\n");

    return 0;

}

 

# cat main.c

#include

int b();

int main()

{

    printf("main\n");

    b();

}

 

# cat mk.sh

 

gcc -fPIC -g -c a.c

gcc -shared -g -o liba.so a.o

cp liba.so /lib/ -fr

gcc main.c liba.so

ldconfig

./a.out 

 

# gcc -fPIC -g -c a.c

# gcc -shared -g -o liba.so a.o

# cp liba.so /lib/

# gcc main.c liba.so

# ldconfig

# ./a.out

a

c

main

b

 

 

在类unix操作系统中,驱动加载方式一般分为:动态加载和静态加载,下面分别对其详细论述。
一、动态加载
动态加载是将驱动模块加载到内 核中,而不能放入/lib/modules/下。
    在2.4内核中,加载驱动命令为:insmod ,删除模块为:rmmod
    在2.6以上内核中,除了insmod与rmmod外,加载命令还有modprobe;
    insmod与modprobe不同之处:
    insmod 绝对路径/××.o,而modprobe ××即可,不用加.ko或.o后缀,也不用加路径;最重要的一点是:modprobe同时会加载当前模块所依赖的其它模块;
    lsmod查看当前加载到内核中的所有驱动模块,同时提供其它一些信息,比如其它模块是否在使用另一个模块。
二、静态加载
(一)概念
    在执行make menuconfig命令进行内核配置裁剪时,在窗口中可以选择是否编译入内核,还是放入/lib/modules/下相应内核版本目录中,还是不选。
(二) 操作步骤
    linux设备一般分为:字符设备、块设备和网络设备,每种设备在内核源代码目录树drivers/下都有对应的目录,其加载方法类似,以下以字符设备静 态加载为例,假设驱动程序源代码名为ledc.c,具体操作步骤如下:
    第一步:将ledc.c源程序放入内核源码drivers/char/下;
    第二步:修改drivers/char/Config.in文件,具体修改如下:
         按照打开文件中的格式添加即可;
         在文件的适当位置(这个位置随便都可以,但这个位置决定其在make menuconfig窗口中所在位置)加入以下任一段代码:
        
         tristate 'LedDriver' CONFIG_LEDC
         if [ "$CONFIG_LEDC" = "y" ];then
         bool '   Support for led on h9200 board' CONFIG_LEDC_CONSOLE
         fi
         说明:以上代码使用tristate来定义一个宏,表示此驱动可以直接编译至内核(用*选择),也可以编制至/lib/modules/下(用M选择), 或者不编译(不选)。

         bool 'LedDriver' CONFIG_LEDC
         if [ "$CONFIG_LEDC" = "y" ];then
         bool '   Support for led on h9200 board' CONFIG_LEDC_CONSOLE
         fi
         说明:以上代码使用tristate来定义一个宏,表示此驱动只能直接编译至内核(用*选择)或者不编译(不选),不能编制至/lib/modules/ 下(用M选择)。
   
    第三步:修改drivers/char/Makefile文件
         在适当位置加入下面一行代码:
         obj-$(CONFIG_LEDC)   +=   ledc.o
         或者在obj-y一行中加入ledc.o,如:
         obj-y += ledc.o mem.o 后面不变;

    OK,经过以上的设置就可以在执行make menuconfig命令后的窗口中的character devices---> 中进行选择配置了。选择后重新编译就ok了。

01-24 18:47