linux子系统的初始化_subsys_initcall()：那些入口函数

内核选项的解析完成之后，各个子系统的初始化即进入第二部分—入口函数的调用。通常USB、PCI这样的子系统都会有一个名为subsys_initcall的入口，如果你选择它们作为研究内核的切入点，那么就请首先找到它。

朱德庸在《关于上班这件事》里说，要花前半生找入口，花后半生找出口。可见寻找入口对于咱们这一生，对于看内核代码这件事儿都是无比重要的。

但是很多时候，入口并不仅仅只有subsys_initcall一个，比如PCI。

以下代码来自linux内核源码中include/linux/init.h文件

1. 117#definepure_initcall(fn)__define_initcall("0",fn,1)

2. 118

3. 119#definecore_initcall(fn)__define_initcall("1",fn,1)

4. 120#definecore_initcall_sync(fn)__define_initcall("1s",fn,1s)

5. 121#definepostcore_initcall(fn)__define_initcall("2",fn,2)

6. 122#definepostcore_initcall_sync(fn)__define_initcall("2s",fn,2s)

7. 123#definearch_initcall(fn)__define_initcall("3",fn,3)

8. 124#definearch_initcall_sync(fn)__define_initcall("3s",fn,3s)

9. 125#definesubsys_initcall(fn)__define_initcall("4",fn,4)

10. 126#definesubsys_initcall_sync(fn)__define_initcall("4s",fn,4s)

11. 127#definefs_initcall(fn)__define_initcall("5",fn,5)

12. 128#definefs_initcall_sync(fn)__define_initcall("5s",fn,5s)

13. 129#definerootfs_initcall(fn)__define_initcall("rootfs",fn,rootfs)

14. 130#definedevice_initcall(fn)__define_initcall("6",fn,6)

15. 131#definedevice_initcall_sync(fn)__define_initcall("6s",fn,6s)

16. 132#definelate_initcall(fn)__define_initcall("7",fn,7)

17. 133#definelate_initcall_sync(fn)__define_initcall("7s",fn,7s)

18. 134

19. 135#define__initcall(fn)device_initcall(fn)

这些入口有个共同的特征，它们都是使用__define_initcall宏定义的。它们的调用也不是随便的，而是按照一定顺序的，这个顺序就取决于__define_initcall宏。__define_initcall宏用来将指定的函数指针放到.initcall.init节里。

.initcall.init节

内核可执行文件由许多链接在一起的对象文件组成。对象文件有许多节，如文本、数据、init数据、bass等等。这些对象文件都是由一个称为链接器脚本的文件链接并装入的。这个链接器脚本的功能是将输入对象文件的各节映射到输出文件中；换句话说，它将所有输入对象文件都链接到单一的可执行文件中，将该可执行文件的各节装入到指定地址处。vmlinux.lds是存在于arch/<target>/目录中的内核链接器脚本，它负责链接内核的各个节并将它们装入内存中特定偏移量处。在vmlinux.lds文件里查找initcall.init就可以看到下面的内容

1. __inicall_start=.;

2. .initcall.init:AT(ADDR(.initcall.init)– 0xC0000000){

3. *(.initcall1.init)

4. *(.initcall2.init)

5. *(.initcall3.init)

6. *(.initcall4.init)

7. *(.initcall5.init)

8. *(.initcall6.init)

9. *(.initcall7.init)

10. }

11. __initcall_end=.;

这就告诉我们.initcall.init节又分成了7个子节，而xxx_initcall入口函数指针具体放在哪一个子节里边儿是由xxx_initcall的定义中，__define_initcall宏的参数决定的，比如core_initcall将函数指针放在.initcall1.init子节，device_initcall将函数指针放在了.initcall6.init子节等等。各个子节的顺序是确定的，即先调用.initcall1.init中的函数指针再调用.initcall2.init中的函数指针，等等。不同的入口函数被放在不同的子节中，因此也就决定了它们的调用顺序。

注意：设备驱动程序中常见的module_init(x)函数，查看init.h文件发现，

#definemodule_init(x)__initcall(x);

#define__initcall(fn) device_initcall(fn)

#definedevice_initcall(fn) __define_initcall("6",fn,6)

这样推断module_init调用优先级为6低于subsys_initcall调用优先级4.

do_initcalls()函数

那些入口函数的调用由do_initcalls函数来完成。

do_initcall函数通过for循环，由__initcall_start开始，直到__initcall_end结束，依次调用识别到的初始化函数。而位于__initcall_start和__initcall_end之间的区域组成了.initcall.init节，其中保存了由xxx_initcall形式的宏标记的函数地址，do_initcall函数可以很轻松的取得函数地址并执行其指向的函数。

.initcall.init节所保存的函数地址有一定的优先级，越前面的函数优先级越高，也会比位于后面的函数先被调用。

由do_initcalls函数调用的函数不应该改变其优先级状态和禁止中断。因此，每个函数执行后，do_initcalls会检查该函数是否做了任何变化，如果有必要，它会校正优先级和中断状态。

另外，这些被执行的函数有可以完成一些需要异步执行的任务，flush_scheduled_work函数则用于确保do_initcalls函数在返回前等待这些异步任务结束。

1. 666staticvoid__init do_initcalls(void)

2. 667{

3. 668initcall_t*call;

4. 669intcount=preempt_count();

5. 670

6. 671for(call=__initcall_start;call<__initcall_end;call++){

7. 672ktime_t t0,t1,delta;

8. 673char*msg=NULL;

9. 674charmsgbuf[40];

10. 675intresult;

11. 676

12. 677if(initcall_debug){

13. 678printk("Callinginitcall 0x%p",*call);

14. 679print_fn_descriptor_symbol(":%s()",

15. 680(unsignedlong)*call);

16. 681printk("/n");

17. 682t0=ktime_get();

18. 683}

19. 684

20. 685result=(*call)();

21. 686

22. 687if(initcall_debug){

23. 688t1=ktime_get();

24. 689delta=ktime_sub(t1,t0);

25. 690

26. 691printk("initcall0x%p",*call);

27. 692print_fn_descriptor_symbol(":%s()",

28. 693(unsignedlong)*call);

29. 694printk("returned %d./n",result);

30. 695

31. 696printk("initcall0x%p ran for %Ld msecs: ",

32. 697*call,(unsignedlonglong)delta.tv64>>20);

33. 698print_fn_descriptor_symbol("%s()/n",

34. 699(unsignedlong)*call);

35. 700}

36. 701

37. 702if(result&&result!=-ENODEV&&initcall_debug){

38. 703sprintf(msgbuf,"errorcode %d",result);

39. 704msg=msgbuf;

40. 705}

41. 706if(preempt_count()!=count){

42. 707msg="preemptionimbalance";

43. 708preempt_count()=count;

44. 709}

45. 710if(irqs_disabled()){

46. 711msg="disabledinterrupts";

47. 712local_irq_enable();

48. 713}

49. 714if(msg){

50. 715printk(KERN_WARNING"initcallat 0x%p",*call);

51. 716print_fn_descriptor_symbol(":%s()",

52. 717(unsignedlong)*call);

53. 718printk(":returned with %s/n",msg);

54. 719}

55. 720}

56. 721

57. 722/*Make sure there is no pending stuff from the initcall sequence */

58. 723flush_scheduled_work();

59. 724}