【Linux API 揭秘】module_init与module_exit
Linux Version：6.6
Author：Donge
Github：
module_init和module_exit是驱动中最常用的两个接口，主要用来注册、注销设备驱动程序。
并且这两个接口的实现机制是一样的，我们先以module_init为切入点分析。
2、module_init函数解析
2.1 module_init
函数名称：module_init
文件位置：
函数解析：
在
Linux内核中，驱动程序可以以两种方式存在：内建(Builtin)和模块(Module)。内建驱动就是在编译时，直接编译进内核镜像中；而模块驱动则是在内核运行过程中动态加载卸载的。
module_init函数的定义位置有两处，使用MODULE宏作为判断依据。MODULE是一个预处理器宏，仅当该驱动作为模块驱动时，编译的时候会加入MODULE的定义。
这里难免会有疑问：为什么会有两套实现呢？
其实，当模块被编译进内核时，代码是存放在内存的.init字段，该字段在内核代码初始化后，就会被释放掉了，所以当可动态加载模块需要加载时，就需要重新定义了。
2.1.1 模块方式
当驱动作为可加载模块时，MODULE宏被定义，我们简单分析一下相关代码
-
static inline initcall_t __maybe_unused __inittest(void) { return initfn; }：一个内联函数，返回传入的initfn函数。-
__maybe_unused：编译器指令，用于告诉编译器，该函数可能不会使用，以避免编译器产生警告信息。
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int init_module(void) __copy(initfn) __attribute__((alias(#initfn)));：init_module函数的声明-
__copy(initfn)：编译器指令，也就是将我们的initfn函数代码复制到init_module中， -
__attribute__((alias(#initfn)))：编译器指令，将init_module函数符号的别名设置为initfn。
-
-
__
_ADDRESSABLE(init_module, __initdata);：一个宏定义，主要用于将init_module函数的地址放入__initdata段，这样，当模块被加载时，init_module函数的地址就可以被找到并调用。
总的来说，如果是可加载的ko模块，module_init宏主要定义了init_module函数，并且将该函数与initfn函数关联起来，使得当模块被加载时，初始化函数可以被正确地调用。
2.1.2 内建方式
当模块编译进内核时，MODULE宏未被定义，所以走下面流程
2.2 __initcall
函数名称：__initcall
文件位置：
函数解析：设备驱动初始化函数
2.2.1 代码调用流程
module_init(fn)
|--> __initcall(fn)
|--> device_initcall(fn)
|--> __define_initcall(fn, 6)
|--> ___define_initcall(fn, id, __sec)
|--> __initcall_id(fn)
|--> __unique_initcall(fn, id, __sec, __iid)
|--> ____define_initcall(fn, __unused, __name, __sec)
|--> __initcall_stub(fn, __iid, id)
|--> __initcall_name(prefix, __iid, id)
|--> __initcall_section(__sec, __iid)
|--> ____define_initcall(fn, __unused, __name, __sec)
进行函数分析前，我们先要明白
#和##的概念
2.2.2 #和##的作用
| 符号 | 作用 | 举例 |
|---|---|---|
| ## | ##符号 可以是连接的意思 |
例如 __initcall_##fn##id 为__initcall_fnid那么，fn = test_init，id = 6时，__initcall##fn##id 为 __initcall_test_init6 |
| # | #符号 可以是字符串化的意思 |
例如 #id 为 "id"，id=6 时，#id 为"6" |
更多干货可见：
2.2.3 函数解析
下面分析理解比较有难度的函数
-
.initcall##id：通过##来拼接两个字符串：.initcall6
-
___PASTE：拼接两个字符串 -
__initcall_id：它用于生成一个唯一的标识符，这个标识符用于标记初始化函数。-
__KBUILD_MODNAME：当前正在编译的模块的名称 -
__COUNTER__：一个每次使用都会递增计数器，用于确保生成名称的唯一性 -
__LINE__：当前代码的行号
-
__unique_initcall：调用____define_initcall，关键实现部分
____define_initcall：定义一个名为 __name 的 initcall_t 类型的静态变量，并将其初始化为 fn，并放入特定的__sec段中。
-
__initcall_stub：表示唯一的函数名fn -
__initcall_name：表示一个唯一的变量名 -
__initcall_section： 生成一个唯一的段名。 -
#__sec ".init"：将两个字符串拼接起来，比如：__sec=.initcall6，拼接后的段为：.initcall6.init，该段为最终存储的段。
字段通过链接器链接起来，形成一个列表进行统一管理。
这些字段我们可以在
arch/arm/kernel/vmlinux.lds中查看。
......
__initcall6_start = .; KEEP(*(.initcall6.init)) KEEP(*(.initcall6s.init))
......
3、module_exit函数解析
module_exit和module_init的实现机制几乎没有差别，下面就简单介绍一下。
3.1 module_exit
#ifndef MODULE
/**
* module_exit() - driver exit entry point
* @x: function to be run when driver is removed
*
* module_exit() will wrap the driver clean-up code
* with cleanup_module() when used with rmmod when
* the driver is a module. If the driver is statically
* compiled into the kernel, module_exit() has no effect.
* There can only be one per module.
*/
#define module_exit(x) __exitcall(x);
......
#else /* MODULE */
......
/* This is only required if you want to be unloadable. */
#define module_exit(exitfn) \
static inline exitcall_t __maybe_unused __exittest(void) \
{ return exitfn; } \
void cleanup_module(void) __copy(exitfn) \
__attribute__((alias(#exitfn))); \
___ADDRESSABLE(cleanup_module, __exitdata);
......
#endif
函数名称：module_exit
文件位置：
3.1.1 模块方式
作为模块方式，与module_init的实现方式一样，定义cleanup_module与exitfn函数相关联，存放在__exitdata段内。
3.1.2 内建方式
当模块编译进内核时，MODULE宏未被定义，所以走下面流程
#define module_exit(x) __exitcall(x);
3.2 __exitcall
#define __exitcall(fn) \
static exitcall_t __exitcall_##fn __exit_call = fn
#define __exit_call __used __section(".exitcall.exit")
函数名称：__initcall
文件位置：
函数解析：设备驱动卸载函数
__exitcall_##fn：定义一个新的 exitcall_t 类型的静态变量，并赋值为fn
__exit_call：__used __section(".exitcall.exit")，定义该函数存储的段
4、扩展
还记得
__define_initcall的定义吗？
#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)
#define __initcall(fn) device_initcall(fn)
不同的宏定义，被赋予了不同的调用等级，最后将不同的驱动初始化函数统一汇总到__initcallx_start字段统一管理，形成一个有序的列表。
这样，我们在内核中，按照顺序遍历这个列表，最后执行对应的模块初始化函数fn即可实现驱动的初始化。
