调整Linux内核启动中的驱动初始化顺序

在我做的一些项目中有一些特别的要求如车载GPRS中camera驱动前移,电源管理hibernation中nand分区驱动的前移,resume函数的后移等,不得不研究驱动顺序的调整,下面我将对基本的原理做解释,随后将会在说说我在在实践中具体的解决方案,最后我会介绍下它的利弊与解决方案。

    我使用的是北京君正的4780grus开发板,以及android4.1的内核源码。

    首先来看init.h文件中设计驱动加载顺序部分的代码吧。我们知道在内核启动过程中,会去执行init.text区段,而该区段中存放的就是我们我们系统需要加载的驱动的指针。

    在android4.1/kernel/include/linux/init.h文件中有如下的定义:

195#definepure_initcall(fn)              __define_initcall("0",fn,0)                                                                      
196 #definecore_initcall(fn)               __define_initcall("1",fn,1)
197 #definecore_initcall_sync(fn)         __define_initcall("1s",fn,1s)
198 #definepostcore_initcall(fn)          __define_initcall("2",fn,2)
199 #definepostcore_initcall_sync(fn)     __define_initcall("2s",fn,2s)
200 #definearch_initcall(fn)              __define_initcall("3",fn,3)
201 #definearch_initcall_sync(fn)         __define_initcall("3s",fn,3s)
202 #definesubsys_initcall(fn)            __define_initcall("4",fn,4)
203 #definesubsys_initcall_sync(fn)        __define_initcall("4s",fn,4s)
204 #definefs_initcall(fn)                __define_initcall("5",fn,5)
205 #definefs_initcall_sync(fn)           __define_initcall("5s",fn,5s)
206 #definerootfs_initcall(fn)            __define_initcall("rootfs",fn,rootfs)
207 #definedevice_initcall(fn)            __define_initcall("6",fn,6)
208 #definedevice_initcall_sync(fn)       __define_initcall("6s",fn,6s)
209 #definelate_initcall(fn)              __define_initcall("7",fn,7)
210 #definelate_initcall_sync(fn)         __define_initcall("7s",fn,7s)
211
212#define __initcall(fn) device_initcall(fn)

    通过研究内核的启动流程可以知道,所有的__init函数在区段.init.text区段中,同时还在.initcall.init中还保存了一份函数指针,在初始化时内核会通过这些函数指针调用这些__init函数指针,并在整个初始化完成后,释放整个init区段(包括.init.text,.initcall.init等)。从而完成了驱动的加载。

    这些函数在内核初始化过程中的调用顺序只和这里的函数指针的顺序有关,其中所述的这些函数本身在.init.text区段中的顺序无关。在内核中,initcall.init区段又分成7个子区段,不同的区段调用的顺序不一样,数字越小的优先级越高。

    从代码中我们轻易的看出来late_initcall 还要在 module_init的后面,即late_initcall中的驱动是最后加载的。

    下面我会具体添加一个新的优先级的步骤演示一边,该实验已经在JZ4780中得到了验证,这也是最常规的改变驱动顺序的方法,步骤如下:

 

1. 如下修改kernel\include\linux\init.h中的代码,定义新的优先级:

195#define pure_initcall(fn)              __define_initcall("0",fn,0)                                                                      
196 #define core_initcall(fn)               __define_initcall("1",fn,1)
197 #define core_initcall_sync(fn)         __define_initcall("1s",fn,1s)
198 #define postcore_initcall(fn)          __define_initcall("2",fn,2)
199 #define postcore_initcall_sync(fn)      __define_initcall("2s",fn,2s)
200 #define arch_initcall(fn)              __define_initcall("3",fn,3)
201 #define arch_initcall_sync(fn)         __define_initcall("3s",fn,3s)
202 #define subsys_initcall(fn)            __define_initcall("4",fn,4)
203 #define subsys_initcall_sync(fn)        __define_initcall("4s",fn,4s)
204 #define fs_initcall(fn)                __define_initcall("5",fn,5)
205 #define fs_initcall_sync(fn)           __define_initcall("5s",fn,5s)
206 #define rootfs_initcall(fn)            __define_initcall("rootfs",fn,rootfs)
#if 1
     #defineprev_device_initcall(fn)__define_initcall("6",fn,6)
     #define prev_device_initcall_sync(fn)__define_initcall("6s",fn,6s)
207 #define device_initcall(fn)            __define_initcall("7",fn,7)
208 #define device_initcall_sync(fn)        __define_initcall("7s",fn,7s)
209 #define late_initcall(fn)              __define_initcall("8",fn,8)
210 #define late_initcall_sync(fn)         __define_initcall("8s",fn,8s)
211
212 #define __initcall(fn) device_initcall(fn)
#else
207 #define device_initcall(fn)            __define_initcall("6",fn,6)
208 #define device_initcall_sync(fn)        __define_initcall("6s",fn,6s)
209 #define late_initcall(fn)              __define_initcall("7",fn,7)
210 #define late_initcall_sync(fn)          __define_initcall("7s",fn,7s)
211
212 #define __initcall(fn) device_initcall(fn)
#endif

    通过烧录开发板可以知道,做到这里,是不成功的;同时我们可以编译后,查看system.map中的执行顺序,发现并没有改变。

    这是为什么呢?

2.向链接文件加入宏

    通过查资料可以知道:是我们没有把没有把对应的链接文件中的宏加进去,故需要具体操作如下:

 

    修改kernel\include\asm-generic\vmlinux.lds.h中的代码,如下所示:

#if 1
#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)\
*(.initcall8.init)\
*(.initcall8s.init)
#else
#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)
#endif

    再重新编译,我们就成功的添加了一个驱动加载优先级,但是我们如何让具体的驱动加载到这里呢?

 

3.修改驱动的加在函数

    我们都知道在驱动中都有一个加载函数module_init,而这个加载函数就是我们调用的init.h文件中的函数。因此我们通过调用module_init()等函数调用就可以调节他们的顺序了。

    然而,在实践中,我们将某个关联不大的驱动调节,还能成功,但是如果关联比较大的话,我们就难以实现,并且出现不可估量的错误。所以在调节驱动顺序前必须搞清是否依赖其他的驱动和配置。

    我在电源管理hibernation调试中,我需要将resume功能后移,nand flash驱动前移,因此新建了一个last_init级别,将resume驱动向后调整,由于resume没有后面的驱动依赖,我们调后以后没有问题,成功!


    然而,这还没达到要求,我又试着将nand flash驱动用同样的方法向前移动,出现了问题,方案失败!!主要就是nand flash驱动需要其他驱动的配合,有依赖关系。

    那我们如何将nand的分区的驱动前调呢?通过对内核的深入分析分析,我发现发现jz4780内核中,已经实现了该顺序的调整,我们只需要通过配置内核中的early runinit process实现了顺序的前移,他的原理和前面的是一样的,我们虽然只配置了内核选项,但他已将说有关联的驱动做了调整,成功!!

 


    个人观点,有问题请斧正!!

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