linux设备驱动统一模型详解

1.4.Device Tree binary格式

Devicetree Blob (DTB)格式是Devicetree数据的平面二进制编码。它用来在软件程序之间交换设备数据。例如，在引导 *** 作系统时，固件将向 *** 作系统内核传递一个DTB。

DTB格式将devicetree数据编码为一个单一的、线性的、无指针的数据结构。它由一个小标题组成，接下来是三个大小可变的部分:内存保留块、结构块和字符串块这些应该按照这个顺序出现在扁平的devicetree中。

因此。当按地址加载到内存中时，设备树结构作为一个整体。将类似于图中的图表。

1.4.1.dt_header

设备树的头部是由以下C结构体定义的。所有字段都是32位整数，以big-endian格式存储。

struct fdt_header {
此字段应包含值0xd00dfeed(big-endian)
 uint32_t magic;    /* magic word FDT_MAGIC */
此字段应包含设备数据结构的总大小（字节）。该大小应包含结构的所有部分：报头、内存预留块、结构块和字符串块，以及块之间或最终块之后的自由空间间隙。
 uint32_t totalsize;   /* total size of DT block */
此字段应包含结构块从标题开始的字节偏移
 uint32_t off_dt_struct;   /* offset to structure */
此字段应包含从标题开始的字符串块的字节偏移量
 uint32_t off_dt_strings;  /* offset to strings */
此字段应包含从标题开始的内存保留块的字节偏移量
 uint32_t off_mem_rsvmap;  /* offset to memory reserve map */
此字段应包含设备数据结构的版本
 uint32_t version;   /* format version */
此字段应包含设备所用版本向后兼容的最低版本数据结构
 uint32_t last_comp_version;  /* last compatible version */

 /* version 2 fields below */
此字段应包含系统引导CPU的物理ID。它应与设备树中CPU节点的reg属性中给定的物理ID相同
 uint32_t boot_cpuid_phys;  /* Which physical CPU id we're booting on */
 /* version 3 fields below */
此字段应包含字符串块部分的字节长度
 uint32_t size_dt_strings;  /* size of the strings block */

 /* version 17 fields below */
此字段应包含结构块部分的字节长度
 uint32_t size_dt_struct;  /* size of the structure block */
};

1.4.2.memory reservation block

内存保留块向客户端程序提供物理内存中被保留的区域的列表，这些内存不用于一般的内存分配，目的是保护重要的数据结构不被客户端程序覆盖。这个区域包括了若干的reserve memory描述符。每个reserve memory描述符是由address和size组成。其中address和size都是用U64来描述：

struct fdt_reserve_entry {
uint64_t address;
uint64_t size;
};

1.4.3.Structure block

结构块描述了设备树本身的结构和内容。它由若干的分片组成，每个分片开始位置都是保存了令牌(token)，以此来描述该分片的属性和内容。

FDT_BEGIN_NODE (0x00000001):该token描述了一个node的开始位置，紧挨着该token的就是node name（包括unit address）

FDT_END_NODE (0x00000002):该token描述了一个node的结束位置

FDT_PROP (0x00000003):该token描述了一个property的开始位置，该token之后是两个u32的数据。它们之后就是长度为len的具体的属性值数据。

struct {
uint32_t len; 表示该property value data的size。
uint32_t nameoff; 表示该属性字符串在device tree strings block的偏移值
}

FDT_NOP (0x00000004)：被解析设备树的程序忽略，可用于覆盖其他属性，以删除它

FDT_END (0x00000009)：标记结构块的结束所以，一个DTB的结构块可能如下：

(optionally) any number of FDT_NOP tokens
FDT_BEGIN_NODE token:
--node’s name
--paddings
For each property of the node:
               --FDT_NOP(optionally)
               --FDT_PROP token 
                   --property    
all child nodes in this format
(optionally) any number of FDT_NOP tokens
FDT_END_NODE token

1.4.4.Strings Block

定义了各个node中使用的属性的字符串表。由于很多属性会出现在多个node中，因此，所有的属性字符串组成了一个string block。这样可以压缩DTB的size。

1.5.Linux解析设备树

设备树描述了设备的详细信息，这些信息包括数字类型的、字符串类型的、数组类型的，我们在编写驱动时需要去获取这些信息。Linux内核提供一系列以of_开头的函数来获取设备树信息，这些函数的原型都定义在include/linux/of.h中。设备以节点的形式挂在设备树上，Linux内核使用device_node结构体来描述一个节点，其定义在include/linux/of.h中：

struct device_node {
 const char *name;     device node name
 const char *type;     对应device_type的属性
 phandle phandle;      对应该节点的phandle属性
 const char *full_name;  从“/”开始的，表示该node的full path

 Struct  property *properties;      该节点的属性列表
如果需要删除某些属性，kernel并非真的删除，而是挂入到deadprops的列表
 struct  property *deadprops; /* removed properties */
parent、child以及sibling将所有的device node连接起来
 Struct  device_node *parent;  
 Struct  device_node *child;
 Struct  device_node *sibling;
通过该指针可以获取相同类型的下一个node
 Struct  device_node *next; /* next device of same type */
通过该指针可以获取node global list下一个node
 struct  device_node *allnext; /* next in list of all nodes */
 struct  kobject kobj;
 unsigned long _flags;
 void *data;
#if defined(CONFIG_SPARC)
 const char *path_component_name;
 unsigned int unique_id;
 struct of_irq_controller *irq_trans;
#endif
};

1.5.1.查找节点的 OF函数

1.5.1.1.of_find_node_by_name

功能:Find a node by its "name" property函数

struct device_node *of_find_node_by_name(struct device_node *from,
 const char *name)

参数:

@from：开始查找的节点，如果为NULL表示从根节点开始查找整个设备树。
@name:：要查找的节点名字。

返回值:找到的节点，如果为NULL表示查找失败。

1.5.1.2.of_find_node_by_path

功能:Find a node matching a full OF path函数:

struct device_node *of_find_node_by_path(const char *path)

参数:@path:完整的匹配路径返回值:找到的节点，如果为NULL表示查找失败。

1.5.1.3.of_find_node_by_type

功能Find a node by its "device_type" property函数

struct device_node *of_find_node_by_type(struct device_node *from,
 const char *type)

参数

@from：开始查找的节点，如果为NULL表示从根节点开始查找整个设备树
@type: 要查找的节点类型

返回值找到的节点，如果为NULL表示查找失败。

1.5.1.4.of_find_compatible_node

功能通过device_type和compatible查找指定节点函数

struct device_node *of_find_compatible_node(struct device_node *from,const char *type, const char *compatible)

参数

@from：开始查找的节点，如果为NULL表示从根节点开始查找整个设备树
@type: 要查找的节点device_type属性
@compatible：节点的compatible属性列表

返回值找到的节点，如果为NULL表示查找失败。

1.5.1.5.of_find_node_with_property

功能通过属性名查找指定节点函数

struct device_node *of_find_node_with_property(struct device_node *from,const char *prop_name)

参数

@from：开始查找的节点，如果为NULL表示从根节点开始查找整个设备树
@type: 要查找的节点属性名称

返回值找到的节点，如果为NULL表示查找失败。

1.5.2.查找父 /子节点的 OF函数

1.5.2.1.of_get_parent

功能函数用于获取指定节点的父节点(如果有父节点的话 )函数

struct device_node *of_get_parent(const struct device_node *node)

参数

@node:要查找父节点的节点

返回值找到的父节点

1.5.2.2.of_get_next_available_child

功能获取子节点，并跳过status = "disabled"的节点函数

struct device_node *of_get_next_available_child(const struct device_node *node,struct device_node *prev)

参数

@node: 父节点
@prev:当前父节点的上一个子节点, 如果为空，则获取第一个子节点

返回值找到的子节点

1.5.3.提取属性值的 OF函数

Linux内核使用struct property来保存节点的属性，其定义在/include/linux/of.h中：

struct property {
 char  *name;      属性的名称
 int  length;      属性的长度
 void  *value;     属性的值
 struct property *next;   下一个属性
 unsigned long _flags;     
 unsigned int unique_id;
 struct bin_attribute attr;
};

1.5.3.1.of_find_property

功能寻找指定的属性函数

struct property *of_find_property(const struct device_node *np,
      const char *name,
      int *lenp)

参数

@np: 设备节点
@name:属性名称
@lenp:属性的字节数

返回值找到的属性

1.5.3.2.读取属性中u8、u16、u32和u64类型的数组数据

当设置sz为1时，就是读取一个数据，Linux内核也是这么封装的。

int of_property_read_u8_array(const struct device_node *np,
        const char *propname, u8 *out_values, size_t sz)
int of_property_read_u16_array(const struct device_node *np,
        const char *propname, u16 *out_values, size_t sz)
int of_property_read_u32_array(const struct device_node *np,
        const char *propname, u32 *out_values,size_t sz)
int of_property_read_u64(const struct device_node *np, const char *propname,
        u64 *out_value)

1.5.3.3.of_property_read_string

功能找到并读取属性字符串函数

int of_property_read_string(struct device_node *np, const char *propname,const char **out_string)

参数

@np: 设备节点
@propname:属性名称
@out_string:读取的字符串

返回值

0：读取成功
-EINVAL：属性不存在
-ENODATA：属性没有这个值
-EILSEQ：字符串不是以空字符’0’结尾

2.设备树解析流程

2.1.内核启动并获取设备树

在uboot引导内核的时候，会将设备树在物理内存中的物理起始内存地址传递给Linux内核，然后Linux内核在unflattern_device_tree中解析设备镜像，并利用扫描到的信息创建由device node构成的链表，全局变量of_allnodes指向链表的根节点，设备树的每一个节点都由一个struct device_node与之对应。unflatten_device_tree的意思是解开设备树，在这个函数里调用了__unflatten_device_tree这一函数：

/**
 * __unflatten_device_tree - create tree of device_nodes from flat blob
 *
 * unflattens a device-tree, creating the
 * tree of struct device_node. It also fills the "name" and "type"
 * pointers of the nodes so the normal device-tree walking functions
 * can be used.
 * @blob: The blob to expand
 * @mynodes: The device_node tree created by the call
 * @dt_alloc: An allocator that provides a virtual address to memory
 * for the resulting tree
 */
static void __unflatten_device_tree(struct boot_param_header *blob,
        struct device_node **mynodes,
        void * (*dt_alloc)(u64 size, u64 align))

所以，现在为止，我们得到了一个名为of_allnodes的struct *device_node，它指向了设备树展开后的device_node树，后续的 *** 作都是基于device_node树。

2.2.创建platform_device

内核从启动到创建设备的过程大致如下：在do_initcalls中会传递level给do_initcall_level来调用不同层次的初始化函数，level的对应关系见linux-3.10/include/linux/init.h 第196行。在这个初始化过程中，会调用一个customize_machine的函数。

2.3.Platform driver注册流程

此节分析Platform driver的注册流程，以memctrl驱动的注册为例分析。关于系统调用驱动初始化函数的流程分析，参考自动初始化机制章节。本章节分析从设备驱动文件的xxx_init函数开始分析。

2.3.1.struct platform_driver

platform_driver是在device_driver之上的一层封装，其结构如下：

struct platform_driver {
 int (*probe)(struct platform_device *);   探测函数
 int (*remove)(struct platform_device *);  驱动卸载时执行
 void (*shutdown)(struct platform_device *);  关机时执行函数
 int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);  挂起函数
 int (*resume)(struct platform_device *);     恢复函数
 struct device_driver driver;           管理的driver对象
 const struct platform_device_id *id_table;   匹配时使用
};

2.3.2.struct device_driver

struct device_driver是系统提供的基本驱动结构：

struct device_driver {
 const char   *name;  驱动名称
 struct bus_type   *bus; 所属总线
 struct module   *owner; 模块拥有者
 const char   *mod_name; 内建的模块使用
 bool suppress_bind_attrs;  是否绑定到sysfs
 const struct of_device_id  *of_match_table; 设备树匹配表
 const struct acpi_device_id  *acpi_match_table; ACPI匹配表
 int (*probe) (struct device *dev);  探测设备
 int (*remove) (struct device *dev); 与设备脱离时调用
 void (*shutdown) (struct device *dev); 在关机时关闭设备
 int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state); 使设备进入睡眠模式调用
 int (*resume) (struct device *dev);  唤醒设备时调用
 const struct attribute_group **groups; 自动创建的默认属性组
 const struct dev_pm_ops *pm;  设备的功耗管理
 struct driver_private *p; 驱动的私有数据
};

2.3.3.platform_driver_register

Platform_driver的注册接口是platform_driver_register，其定义如下：

int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)
{
 drv->driver.bus = &platform_bus_type;  设置总线类型
 if (drv->probe)    确认定义了probe函数     
  drv->driver.probe = platform_drv_probe;  里面实际调用的是drv的probe函数
 if (drv->remove)
  drv->driver.remove = platform_drv_remove;
 if (drv->shutdown)
  drv->driver.shutdown = platform_drv_shutdown;
 return driver_register(&drv->driver);
}

platform_driver_register接口是为注册总线驱动做一些准备工作，定义了总线类型，设置了driver的部分接口，最后driver_register会向总线注册驱动

2.3.4.driver_register

int driver_register(struct device_driver *drv)
{
 int ret;
 struct device_driver *other;
 BUG_ON(!drv->bus->p);
 if ((drv->bus->probe && drv->probe) ||
     (drv->bus->remove && drv->remove) ||
     (drv->bus->shutdown && drv->shutdown))
  printk(KERN_WARNING "Driver '%s' needs updating - please use "
   "bus_type methods
", drv->name);
 other = driver_find(drv->name, drv->bus); 检查驱动是否已经注册
 if (other) {
  printk(KERN_ERR "Error: Driver '%s' is already registered, "
   "aborting...
", drv->name);
  return -EBUSY;
 }
 ret = bus_add_driver(drv);   driver_register的主要工作放在了这里
 if (ret)
  return ret;
 ret = driver_add_groups(drv, drv->groups); 主要是在sysfs添加驱动属性
 if (ret) {
  bus_remove_driver(drv);
  return ret;
 }
 kobject_uevent(&drv->p->kobj, KOBJ_ADD);   涉及到uevent，暂时不分析
 return ret;
}

2.3.5.bus_add_driver

由以上分析可知，驱动的注册，重点在bus_add_driver（）函数，它会向总线添加驱动：

Drivers/base/bus.c
int bus_add_driver(struct device_driver *drv)
{
 struct bus_type *bus;
 struct driver_private *priv;  包含与驱动相关的kobject和klist结构
 int error = 0;

 bus = bus_get(drv->bus);  获取设备所属的总线类型
 if (!bus)
  return -EINVAL;

 pr_debug("bus: '%s': add driver %s
", bus->name, drv->name);

 priv = kzalloc(sizeof(*priv), GFP_KERNEL);
 if (!priv) {
  error = -ENOMEM;
  goto out_put_bus;
 }
 klist_init(&priv->klist_devices, NULL, NULL);
 priv->driver = drv;
 drv->p = priv;
 priv->kobj.kset = bus->p->drivers_kset;
 error = kobject_init_and_add(&priv->kobj, &driver_ktype, NULL,
         "%s", drv->name);
 if (error)
  goto out_unregister;

 klist_add_tail(&priv->knode_bus, &bus->p->klist_drivers);
 if (drv->bus->p->drivers_autoprobe) { 如果设置了自动探测
  error = driver_attach(drv);
  if (error)
   goto out_unregister;
 }
 module_add_driver(drv->owner, drv);

 error = driver_create_file(drv, &driver_attr_uevent);
 if (error) {
  printk(KERN_ERR "%s: uevent attr (%s) failed
",
   __func__, drv->name);
 }
 error = driver_add_attrs(bus, drv);
 if (error) {
  /* How the hell do we get out of this pickle? Give up */
  printk(KERN_ERR "%s: driver_add_attrs(%s) failed
",
   __func__, drv->name);
 }

 if (!drv->suppress_bind_attrs) {
  error = add_bind_files(drv);
  if (error) {
   /* Ditto */
   printk(KERN_ERR "%s: add_bind_files(%s) failed
",
    __func__, drv->name);
  }
 }

 return 0;

out_unregister:
 kobject_put(&priv->kobj);
 kfree(drv->p);
 drv->p = NULL;
out_put_bus:
 bus_put(bus);
 return error;
}

2.3.6.driver_attach

driver_attach会尝试绑定设备和驱动。编译总线上的所有设备，然驱动挨个尝试匹配，如果driver_probe_device()返回0且@dev->driver被设置，就代表找到了一对兼容的设备驱动。

int driver_attach(struct device_driver *drv)
{
 return bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(driver_attach);

2.3.7.__driver_attach

对于每一个总线的设备，driver_attach都会调用__driver_attach来尝试与驱动匹配。

static int __driver_attach(struct device *dev, void *data)
{
 struct device_driver *drv = data;

 /*
  * Lock device and try to bind to it. We drop the error
  * here and always return 0, because we need to keep trying
  * to bind to devices and some drivers will return an error
  * simply if it didn't support the device.
  *
  * driver_probe_device() will spit a warning if there
  * is an error.
  */

 if (!driver_match_device(drv, dev))  匹配设备和驱动，这里调用的是platform_match
  return 0;

 if (dev->parent) /* Needed for USB */
  device_lock(dev->parent);
 device_lock(dev);  设置互斥锁，防止其他进程访问设备资源
 if (!dev->driver)  
如果设备没有驱动，则为设备探测驱动，这个函数与注册设备调用的是同一个函数
  driver_probe_device(drv, dev);  
 device_unlock(dev);
 if (dev->parent)
  device_unlock(dev->parent);

 return 0;
}

driver_probe_device里调用really_probe函数，并在really_probe中调用驱动文件中的probe函数，对于memctrl驱动而言，就是xxxx_memctrl_probe函数。至此，platfprm driver就注册好了。

2.4.Platform Bus的匹配原则

由以上的代码分析得知，注册platform device时，会调用__device_attach -> driver_match_device,注册platform driver时，会调用__driver_attach -> driver_match_device,也就是说设备和驱动都会调用到这个函数：

static inline int driver_match_device(struct device_driver *drv,
          struct device *dev)
{
 return drv->bus->match ? drv->bus->match(dev, drv) : 1;
}

drv->bus->match，这是驱动绑定的总线提供的匹配函数，这里注册的是platform总线设备，而platform总线的定义参考3.2.6 platform_bus_type。Platform对应的match函数为：platform_match：

static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
 struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
 struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);

 /* Attempt an OF style match first */
 if (of_driver_match_device(dev, drv))
  return 1;

 /* Then try ACPI style match */
 if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
  return 1;

 /* Then try to match against the id table */
 if (pdrv->id_table)
  return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;

 /* fall-back to driver name match */
 return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
}

2.4.1.of_driver_match_device

根据驱动的of_match_table判断是否有驱动与之匹配。对memctrl驱动而言，其of_match_table如下：

static struct of_device_id xxxx_memctrl_of_match[] = {
 { .compatible = "xxxx,memctrl", },
   {},
};

of_driver_match_device的执行流程如下：

所以重点应该在__of_match_node函数：

2.4.1.1.__of_match_node

static const struct of_device_id *__of_match_node(const struct of_device_id *matches, const struct device_node *node)
{
 if (!matches)
  return NULL;

 while (matches->name[0] || matches->type[0] || matches->compatible[0]) {
  int match = 1;
  if (matches->name[0])   查找名字
       match &= node->name && !strcmp(matches->name, node->name);
  if (matches->type[0])   查找类型
       match &= node->type && !strcmp(matches->type, node->type);
  if (matches->compatible[0])  查找属性，检测节点的compatible是否与驱动的一致
       match &= __of_device_is_compatible(node, matches->compatible);
  if (match)
       return matches;
      matches++;
 }
 return NULL;
}

3.使用设备资源

4.自动初始化机制

4.1.编译到内核

4.1.1.module_init宏展开

Linux中每一个模块都有一个module_init函数，并且有且只有一个，其定义如下：

/**
 * module_init() - driver initialization entry point
 * @x: function to be run at kernel boot time or module insertion
 * 
 * module_init() will either be called during do_initcalls() (if
 * builtin) or at module insertion time (if a module).  There can only
 * be one per module.
 */
#define module_init(x) __initcall(x);

__initcall(x)定义如下：

#define __initcall(fn) device_initcall(fn)

device_initcall(fn)定义如下：

#define device_initcall(fn)       __define_initcall(fn, 6)

__define_initcall的定义如下：

/* initcalls are now grouped by functionality into separate 
 * subsections. Ordering inside the subsections is determined
 * by link order. 
 * For backwards compatibility, initcall() puts the call in 
 * the device init subsection.
 *
 * The `id' arg to __define_initcall() is needed so that multiple initcalls
 * can point at the same handler without causing duplicate-symbol build errors.
 */
 
#define __define_initcall(fn, id) 
 static initcall_t __initcall_##fn##id __used 
 __attribute__((__section__(".initcall" #id ".init"))) = fn

Initcalls现在按照功能分组到单独的子部分。子部分内部的顺序由链接顺序决定。为了向后兼容，initcall()将调用放到device init小节中。需要定义initcall()的’id’参数，以便多个initcall可以指向同一个处理程序，而不会导致重复符号构建错误。若不理解上述代码的用法，可以参考__attribute__的section用法和C语言宏定义中#和##的用法。所以将__define_initcall展开将会是下面的内容：

假设__define_initcall(led_init, 6)
Static initcall_t __initcall_led_init6 __used 
__attribute__((__section__(".initcall6.init"))) = led_init

即是定义了一个类型为initcall_t的函数指针变量__initcall_led_init6，并赋值为led_init，该变量在链接时会链接到section(.initcall6.init)。

4.1.2.链接脚本

在linux3.10/arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S中：

......
SECTIONS  /* line 54 */
{
......
 .init.data : { /* line 202 */
#ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
  INIT_DATA
#endif
  INIT_SETUP(16)
  INIT_CALLS
  CON_INITCALL
  SECURITY_INITCALL
  INIT_RAM_FS
 }
......
}

在linux3.10/include/asm-generic/vmlinux.lds.h中：

#define VMLINUX_SYMBOL(x) __VMLINUX_SYMBOL(x)
#define __VMLINUX_SYMBOL(x) x
...... /* line 664 */
#define INIT_CALLS_LEVEL(level)      
  VMLINUX_SYMBOL(__initcall##level##_start) = .;  
  *(.initcall##level##.init)    
  *(.initcall##level##s.init)    

#define INIT_CALLS       
  VMLINUX_SYMBOL(__initcall_start) = .;   
  *(.initcallearly.init)     
  INIT_CALLS_LEVEL(0)     
  INIT_CALLS_LEVEL(1)     
  INIT_CALLS_LEVEL(2)     
  INIT_CALLS_LEVEL(3)     
  INIT_CALLS_LEVEL(4)     
  INIT_CALLS_LEVEL(5)     
  INIT_CALLS_LEVEL(rootfs)    
  INIT_CALLS_LEVEL(6)     
  INIT_CALLS_LEVEL(7)     
  VMLINUX_SYMBOL(__initcall_end) = .;
......

所以INIT_CALLS_LEVEL(6)会展开为：

__initcall6_start = .;  *(.initcall6.init)   *(.initcall6s.init)

所以__initcall_led_init6会链接到

section(.initcall6.init)

4.1.3.初始化

内核启动流程为：


 

do_initcall_level的主要内容如下：

/* linux3.10/init/main.c line 744 */
static void __init do_initcall_level(int level)
{
.....
 for (fn = initcall_levels[level]; fn < initcall_levels[level+1]; fn++)
          do_one_initcall(*fn);
}

由代码可知，内核会依次调用level段存储的初始化函数。比如对于模块来说level等于6。

4.2.动态加载的模块(.ko)

4.2.1.Module_init展开

如果设置为编译成动态加载的模块(.ko),module_init的展开形式与编译到内核不一样。

/* Each module must use one module_init(). */
#define module_init(initfn)     
 static inline initcall_t __inittest(void)     检查定义的函数是否符合initcall_t类型
 { return initfn; }     
 int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));

alias属性是GCC的特有属性，将定义init_module为函数initfn的别名，所以module_init(initfn)的作用就是定义一个变量名init_module，其地址和initfn是一样的。

4.2.2.*mod.c文件

编译成module的模块都会自动产生一个*.mod.c的文件，例如：

struct module __this_module
__attribute__((section(".gnu.linkonce.this_module"))) = {
.name = KBUILD_MODNAME,
.init = init_module,
#ifdef CONFIG_MODULE_UNLOAD
.exit = cleanup_module,
#endif
.arch = MODULE_ARCH_INIT,
};

即定义了一个类型为module的全局变量__this_module，其成员.init就是上文由module_init定义的init_module变量。并且__this_module会被链接到section(".gnu.linkonce.this_module")。

4.2.3.动态加载

insmod是busybox提供的用户层命令：路径busybox/modutils/ insmod.c

insmod_main
bb_init_module
init_module

路径busybox/modutils/modutils.c：

#define init_module(mod, len, opts) .
syscall(__NR_init_module, mod, len, opts)该系统调用对应内核层的sys_init_module函数

路径：kernel/module.c

SYSCALL_DEFINE3(init_module,…)

//加载模块的ko文件，并解释各个section，重定位
mod = load_module(umod, len, uargs);

//查找section(".gnu.linkonce.this_module")
modindex = find_sec(hdr, sechdrs, secstrings,".gnu.linkonce.this_module");

//找到Hello_module.mod.c定义的module数据结构
mod = (void *)sechdrs[modindex].sh_addr;

if (mod->init != NULL)
ret = do_one_initcall(mod->init); //调用initfn.

4.3.__attribute__的section用法

__define_initcall使用了gcc的__attribute__众多属性中的section子项，其使用方式为：

__attribute__((__section__("section_name")))

其作用是将作用的函数或数据放入指定的名为”section_name”的段。

4.4. C语言宏定义中#和##的用法

4.4.1.一般用法

我们使用#把宏参数变为一个字符串。

#define PRINT(FORMAT,VALUE)
printf("The value of"#VALUE"is " FORMAT"
",VALUE) 

调用：printf("%d",x+3);     -->     打印：The value of x+3 is 20

这是因为”The value of”#VALUE”is ” FORMAT” ”实际上是包含了”The value of “,#VALUE,”is “,FORMAT,” ” 五部分字符串，其中VALUE和FORMAT被宏参数的实际值替换了。

用##把两个宏参数贴合在一起

#define ADD_TO_SUM(sum_number,val) sum##sum_bumber+=(val)

调用：ADD_TO_SUM(2,100);     -->     打印：sum2+=(100)

需要注意的是凡宏定义里有用'#'或'##'的地方宏参数是不会再展开。

4.4.2.'#'和'##'的一些应用特例

合并匿名变量名

#define  ___ANONYMOUS1(type, var, line)  type  var##line 
#define  __ANONYMOUS0(type, line)  ___ANONYMOUS1(type, _anonymous, line) 
#define  ANONYMOUS(type)  __ANONYMOUS0(type, __LINE__) 

例：ANONYMOUS(static int);  即 static int _anonymous70;  70表示该行行号；第一层：ANONYMOUS(static int); -->  __ANONYMOUS0(static int, LINE);第二层：                           -->  ___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);第三层：                           -->  static int  _anonymous70;即每次只能解开当前层的宏，所以__LINE__在第二层才能被解开；

填充结构

#define  FILL(a)   {a, #a} 
enum IDD{OPEN, CLOSE}; 
typedef struct MSG{ 
  IDD id; 
  const char  msg; 
}MSG; 
MSG _msg[] = {FILL(OPEN), FILL(CLOSE)}; 

相当于：

MSG _msg[] = {{OPEN, OPEN}, 
              {CLOSE, CLOSE}}; 

记录文件名

#define  _GET_FILE_NAME(f)   #f 
#define  GET_FILE_NAME(f)    _GET_FILE_NAME(f) 
static char  FILE_NAME[] = GET_FILE_NAME(__FILE__); 

得到一个数值类型所对应的字符串缓冲大小

#define  _TYPE_BUF_SIZE(type)  sizeof #type 
#define  TYPE_BUF_SIZE(type)   _TYPE_BUF_SIZE(type) 
char  buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)]; 
     --  char  buf[_TYPE_BUF_SIZE(0x7fffffff)]; 
     --  char  buf[sizeof 0x7fffffff]; 

这里相当于：

char  buf[11];

审核编辑：刘清