Linux啟動(dòng)過程中硬件模塊的加載

　　前言：我覺得我的文章相對來說都是比較淺顯的。一些初學(xué)者可以看看，對于高手來說，如果你們不吝嗇時(shí)間的話，希望也能幫我看看，指點(diǎn)一下其中的錯(cuò)誤。這也是我到這里來和大家交流的目的。
　　閱讀Linux內(nèi)核啟動(dòng)代碼的直接動(dòng)力是我想編寫RTL8019AS的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序（2.4.18內(nèi)核只支持了CS8900A）。既然要寫驅(qū)動(dòng)，我就想知道它是怎么樣被加載的，好奇心驅(qū)使我先去搞定這個(gè)問題。
　　拿到2.4.18的軟件包，一萬多個(gè)文件，我不知怎么下手。所幸手頭有這么三件工具助我入門：
　　1，一塊移植好linux的開發(fā)板，通過它可以看到linux啟動(dòng)過程打印的消息。
　　2， google，網(wǎng)上關(guān)于linux的資料真是太多了?。?！
　　3， Windows文件搜索引擎，通過它可以知道在那些文件中打印出那些消息。
　　很快，我就找到了linux啟動(dòng)的總的入口，/arch/arm/boot/compressed/head.s。
　　head.s完成的工作主要是底層寄存器、MMU的一些設(shè)定以及kernel的解壓縮。匯編文件中調(diào)用的C代碼大多位于該目錄下misc.c文件，比如decompress_kernel。
　　當(dāng)然，這部分不是重點(diǎn)，head執(zhí)行完畢以后就跳到start_kernel()，這才是我們的重點(diǎn)所在，這個(gè)函數(shù)位于文件/init/main.c中。這個(gè)文件是啟動(dòng)的主線?。?！
　　在start_kernel中，依次執(zhí)行各個(gè)初始話函數(shù)，這里具體我沒有看，一直到最后rest_init()，在這個(gè)函數(shù)里啟動(dòng)了一個(gè)init線程，而主線程自己則進(jìn)入了IDLE狀態(tài)。所以我們關(guān)心一下init線程做了什么事情，看文件最后init函數(shù)。
　　在這個(gè)函數(shù)里面，先lock_kernel，然后調(diào)用do_basic_setup，在這個(gè)函數(shù)里面又是一堆的初始化，有一個(gè)函數(shù)要引起我們的注意：do_initcalls。看看它干了什么：（這之后的東西在下文文件系統(tǒng)中講解）static void __init do_initcalls(void){initcall_t *call;call = __initcall_start;do {(*call)( );call ;} while (call __initcall_end);/* Make sure there is no pending stuff from the initcall sequence */flush_scheduled_tasks();}
　　很難相信，我們關(guān)心的外圍模塊的驅(qū)動(dòng)就是被這一段程序加載的。怎么回事？我們慢慢來看：
　　首先看__initcall_start和__initcall_end，找遍了所有C代碼，沒有它們的定義。后來在vmlinux-armv.lds.in文件中找到了它們：
　　__initcall_start = .;*(.initcall.init)__initcall_end = .;這個(gè)文件是和link相關(guān)的文件，它決定代碼在load環(huán)境中的位置，就好比ADS中的scf文件。我們還是先看.initcall.init的含義吧，它在/include/linux/init.h中定義：
　　#define __init_call __attribute__ ((unused,__section__ (".initcall.init ")))參考GCC說明，這段話的意思就是說所有以__init_call前綴定義的函數(shù)在鏈接過程中都放到名字為.initcall.init的段（section）里面。OK，有點(diǎn)味道了，也就是說，如果我們給一個(gè)函數(shù)冠以__init_call，那么它在編譯鏈接的時(shí)候就會放到.initcall.init這個(gè)段里面。而上面這段循環(huán)所做的事情就很清楚了，它從段的首地址開始，依次執(zhí)行每一個(gè)函數(shù)，直到段尾為止。
　　這個(gè)時(shí)候，我們應(yīng)該在想，那些要注冊的外圍模塊的初始化程序是不是都是定義成__init_call類型的呢？正如我們所料，查看各個(gè)模塊我們會發(fā)現(xiàn)其初始化函數(shù)x會被定義成為module_init(x)，在/include/linux/init.h中它定義如下：
　　#define module_init(x) __initcall(x);#define __initcall(fn) static initcall_t __initcall_##fn __init_call = fn這段代碼說module_init(x)等價(jià)于__initcall(x)，而__initcall(x)表示函數(shù)x是靜態(tài)的具有__init_call性質(zhì)的函數(shù)（這里名字比較多，容易看亂），因此在鏈接時(shí)，它會被放在.initcall.init段中。只要x函數(shù)運(yùn)行起來了，那就可以注冊設(shè)備、中斷入口、中斷服務(wù)函數(shù)了。接下來的事情就好辦了。
　　搞清出設(shè)備如何被加載以后，我們還需要知道另外一個(gè)問題：怎樣把一個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)程序加載到內(nèi)核里面呢？SO簡單，make menuconfig，把對應(yīng)設(shè)備打開。但是能不能再具體一點(diǎn)呢，我們做這么一個(gè)改動(dòng)，怎么映射到編譯＆鏈接過程呢。我這個(gè)人就是喜歡找麻煩，因此又在網(wǎng)上搜啊搜，而且用了最笨的方法，看看make menuconfig前后那些文件的修改日期發(fā)生了變化。最終還是找到了一點(diǎn)，/scripts下的文件是用來支持各種config模式的（當(dāng)然包括menuconfig），核心代碼在Kconfig中。在每個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的文件夾下（比如net，mtd）都有一個(gè)叫config.in的文件，這些文件定義了我們在menuconfig畫面中看到的目錄結(jié)構(gòu)＆選項(xiàng)。
　　眼睛看到的畫面總歸都是虛的，這些改動(dòng)究竟反映到了哪里去了呢？兩個(gè)文件：./config和/include/linux/ autoconf.h。我們做完menuconfig以后，所有改動(dòng)就反映到了這兩個(gè)文件中，這兩個(gè)文件的內(nèi)容是一致的。在我們做編譯的過程中，頂層的makefile文件從autoconf.h文件中讀取各項(xiàng)宏定義然后傳遞給子一層的makefile，這些makefile根據(jù)宏定義選擇那些.o文件被鏈接進(jìn)來加到內(nèi)核中。
　　好了，知道這些我就知道怎么給8019添加驅(qū)動(dòng)了，yy一下：
　　1,首先要有驅(qū)動(dòng)程序代碼，8019.c2,修改net目錄下的config.in文件中添加一項(xiàng)，dep_tristate ' RTL8019 support' CONFIG_RTL8019 $CONFIG_ISA3,打開menuconfig，將RTL8019 support選擇y，保存推出后autoconf文件中應(yīng)該就有了一個(gè)宏定義：#define CONFIG_RTL80194,打開net目錄下的makefile，添加：
　　obj-$( CONFIG_RTL8019) = 8019.o5,make dep; make zImage;搞定！
　　注：在menuconfig中選擇m和 y的區(qū)別：
　　y: 模塊驅(qū)動(dòng)編譯到內(nèi)核中，啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載m：模塊會被編譯，但是不會被編譯到內(nèi)核中，只是生成.o文件，我們可以收集這些.o文件做到linux的文件系統(tǒng)中，然后用insmod實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加載。