Linux内核模块除代码实现部分外还需关注：模块定义、链接位置、模块加载和模块优先级。
一、模块定义
Linux内核使用xx_initcall_xx(fn)的宏来定义内核模块。
宏定义文件：include/linux/init.h，定义如下：
/*
* Early initcalls run before initializing SMP.
*
* Only for built-in code, not modules.
*/
#define early_initcall(fn) __define_initcall(fn, early)
/*
* A "pure" initcall has no dependencies on anything else, and purely
* initializes variables that couldn't be statically initialized.
*
* This only exists for built-in code, not for modules.
* Keep main.c:initcall_level_names[] in sync.
*/
#define pure_initcall(fn) __define_initcall(fn, 0)
#define core_initcall(fn) __define_initcall(fn, 1)
#define core_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 1s)
#define postcore_initcall(fn) __define_initcall(fn, 2)
#define postcore_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 2s)
#define arch_initcall(fn) __define_initcall(fn, 3)
#define arch_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 3s)
#define subsys_initcall(fn) __define_initcall(fn, 4)
#define subsys_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 4s)
#define fs_initcall(fn) __define_initcall(fn, 5)
#define fs_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 5s)
#define rootfs_initcall(fn) __define_initcall(fn, rootfs)
#define device_initcall(fn) __define_initcall(fn, 6)
#define device_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 6s)
#define late_initcall(fn) __define_initcall(fn, 7)
#define late_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 7s)
其中：early_initcall(fn)只针对内核的核心代码，不能描述模块。
从上面代码可以看出，每个宏的实现都是__define_initcall(),其定义如下：
#define __define_initcall(fn, id) \
static initcall_t __initcall_##fn##id __used \
__attribute__((__section__(".initcall" #id ".init"))) = fn; \
LTO_REFERENCE_INITCALL(__initcall_##fn##id)
typedef int (*initcall_t)(void);
对于上面定义，需要关注以下几点：
1、initcall_t：是一个函数指针类型，定义__initcall_##fn##id，指向fn。
2、__used：在文件include/linux/compiler-gcc.h中定义为：# define __used __attribute__((__used__))，通知编译器在目标文件中保留一个静态函数，即使该函数未被使用。
3、__attribute__((__section__(".initcall" #id ".init")))：定义的函数指针位于.initcall*.init段中。
二、链接位置
在文件include/asm-generic/vmlinux.lds.h中，定义了宏INIT_CALLS，定义如下：
#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) = .;
在文件arch/arm64/kernel/vmlinux.lds.S 中，设置了宏INIT_CALLS在.init.data段中的分布位置，内容如下：
.init.data : {
INIT_DATA
INIT_SETUP(16)
INIT_CALLS
CON_INITCALL
SECURITY_INITCALL
INIT_RAM_FS
}
在Linux内核编译链接后，会生成文件arch/arm64/kernel/vmlinux.lds。在该文件中将展开宏INIT_CALLS，并分配到.init.data段中，内容如下：
.init.data : {
...
__initcall_start = .; *(.initcallearly.init) __initcall0_start = .; *(.initcall0.init) *(.initcall0s.init) __initcall1_start = .; *(.initcall1.init) *(.initcall1s.init) __initcall2_start = .; *(.initcall2.init) *(.initcall2s.init) __initcall3_start = .; *(.initcall3.init) *(.initcall3s.init) __initcall4_start = .; *(.initcall4.init) *(.initcall4s.init) __initcall5_start = .; *(.initcall5.init) *(.initcall5s.init) __initcallrootfs_start = .; *(.initcallrootfs.init) *(.initcallrootfss.init) __initcall6_start = .; *(.initcall6.init) *(.initcall6s.init) __initcall7_start = .; *(.initcall7.init) *(.initcall7s.init) __initcall_end = .;
...
}
注：在__initcall_start和__initcall_end之间是按照从0到7的顺序进行排列，对应pure_initcall(fn)到late_initcall_sync(fn)。
三、模块加载
Linux内核模块可以直接编译到内核映像，在内核启动时加载；也可以在系统启动后，通过insmod命令加载到内核。
Linux内核启动时，kernel_init线程会实现静态编译的内核模块加载。
1、程序调用流程
## kernel/init/main.c
start_kernel()->
rest_init()->
kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS) ## 1.创建内核线程
kernel_init()->
kernel_init_freeable()->
do_basic_setup()->
do_initcalls()-> ## 2.模块加载过程
do_initcall_level()->
do_one_initcall()
2、do_initcalls()函数
函数功能：按顺序扫描.init.data段中的每个等级，即：从__initcall0_start到__initcall_end。
## __initdata中的定义在
static initcall_t *initcall_levels[] __initdata = {
__initcall0_start,
__initcall1_start,
__initcall2_start,
__initcall3_start,
__initcall4_start,
__initcall5_start,
__initcall6_start,
__initcall7_start,
__initcall_end,
};
static void __init do_initcalls(void)
{
int level;
for (level = 0; level < ARRAY_SIZE(initcall_levels) - 1; level++)
do_initcall_level(level);
}
3、do_initcall_level()函数
函数功能：在同一个等级中，按顺序扫描.initcall*.init到.initcall*s.init
static void __init do_initcall_level(int level)
{
...
for (fn = initcall_levels[level]; fn < initcall_levels[level+1]; fn++)
do_one_initcall(*fn);
}
4、do_one_initcall()函数
函数功能：调用每个定义的模块函数。
int __init_or_module do_one_initcall(initcall_t fn)
{
...
if (initcall_debug)
ret = do_one_initcall_debug(fn);
else
ret = fn(); ##调用某个定义的initcall函数
...
return ret;
}
注：每个fn()对应第一部分模块定义中的fn，例：device_initcall(fn)。
四、模块优先级
从上面函数的执行流程可以看出内核模块加载优先级如下：
early_initcall(fn) ## 优先级最高，后续优先级依次降低
pure_initcall(fn)
core_initcall(fn)
core_initcall_sync(fn)
postcore_initcall(fn)
postcore_initcall_sync(fn)
arch_initcall(fn)
arch_initcall_sync(fn)
subsys_initcall(fn)
subsys_initcall_sync(fn)
fs_initcall(fn)
fs_initcall_sync(fn)
rootfs_initcall(fn)
device_initcall(fn)
device_initcall_sync(fn)
late_initcall(fn)
late_initcall_sync(fn) ## 优先级最低
Linux内核模块的优先级决定了模块的加载顺序，在驱动开发时，需要关注有启动顺序要求的模块定义。
注：下一篇会通过一个例子对上面部分进行解释。
