module_init的加载和释放

像你写C程序需要包含C库的头文件那样， Linux 内核编程也需要包含Kernel头文件，大多的Linux驱动程序需要包含下面三个头文件：
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
    其中，init.h 定义了驱动的初始化和退出相关的函数，kernel.h 定义了经常用到的函数原型及宏定义，module.h 定义了内核模块相关的函数、变量及宏。
    几乎每个linux驱动都有个module_init（与module_exit的定义在Init.h (\include\linux) 中）。没错，驱动的加载就靠它。为什么需要这样一个宏？原因是按照一般
的编程想法，各部分的初始化函数会在一个固定的函数里调用比如：

void init(void)

{

    init_a();
    init_b();    

}

    如果再加入一个初始化函数呢，那么在init_b()后面再加一行：init_c(); 这样确实能完成我们的功能，但这样有一定的问题，就是不能独立的添加初始化函数，每次添
加一个新的函数都要修改init函数。可以采用另一种方式来处理这个问题，只要用一个宏来修饰一下：

void init_a(void)
{

}

__initlist(init_a, 1);

 

它是怎么样通过这个宏来实现初始化函数列表的呢？先来看__initlist的定义：

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

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

请注意：__section__(".initlist")，这个属性起什么作用呢？它告诉连接器这个变量存放在.initlist区段，如果所有的初始化函数都是用这个宏，那么每个函数会有
对应的一个initlist_t结构体变量存放在.initlist区段，也就是说我们可以在.initlist区段找到所有初始化函数的指针。怎么找到.initlist区段的地址呢？

extern u32 __initlist_start;
extern u32 __initlist_end;

这两个变量起作用了，__initlist_start是.initlist区段的开始，__initlist_end是结束，通过这两个变量我们就可以访问到所有的初始化函数了。这两个变量在哪定义的呢？在一个连接器脚本文件里

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

}

 这两个变量的值正好定义在.initlist区段的开始和结束地址，所以我们能通过这两个变量访问到所有的初始化函数。为我们做好了。先来分析一下module_init。定义如下：

#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

 

如果某驱动想以func作为该驱动的入口，则可以如下声明：module_init(func);被上面的宏处理过后，变成 __initcall_func6 __used加入到内核映像的".initcall"区
。内核的加载的时候，会搜索".initcall"中的所有条目，并按优先级加载它们，普通驱动程序的优先级是6。其它模块优先级列出如下：值越小，越先加载。

#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)

可以看到，被声明为pure_initcall的最先加载。

    module_init除了初始化加载之外，还有后期释放内存的作用。linux kernel中有很大一部分代码是设备驱动代码，这些驱动代码都有初始化和反初始化函数，这些代码     linux就是这样做的，对只需要初始化运行一次的函数都加上__init属性，__init 宏告诉编译器如果这个模块被编译到内核则把这个函数放到（.init.text）段，module_exit的参数卸载时同__init类似，如果驱动被编译进内核，则__exit宏会忽略清理函数，因为编译进内核的模块不需要做清理工作，显然__init和__exit对动态加载的模块是无效的，只支持完全编译进内核。

    在kernel初始化后期，释放所有这些函数代码所占的内存空间。连接器把带__init属性的函数放在同一个section里，在用完以后，把整个section释放掉。当函数初始化
完成后这个区域可以被清除掉以节约系统内存。Kenrel启动时看到的消息“Freeing unused kernel memory: xxxk freed”同它有关。
    我们看源码，init/main.c中start_kernel是进入kernel()的第一个c函数，在这个函数的最后一行是rest_init();

static void rest_init(void)

{

     .....

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

     .....    

}

创建了一个内核线程，主函数kernel_init末尾有个函数： init_post();

这个init_post中的第一句就是free_initmem();就是用来释放初始化代码和数据的。

void free_initmem(void)

{

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

}

 接下来就是kernel内存管理的事了。