Является ли ядро ​​основной функцией?

Question

Я изучаю Device Driver и Kernel программирование. Согласно книге Джонатана Корбета, у нас нет функции main() в драйверах устройств.

#include <linux/init.h> 
#include <linux/module.h> 

static int my_init(void) 
{ 
    return 0; 
} 

static void my_exit(void) 
{ 
    return; 
} 

module_init(my_init); 
module_exit(my_exit); 

Вот у меня есть два вопроса:

1. Почему мы не нужны main() функции в драйверах устройств?
2. Имеет ли Kernel main() функция?

Answer 1

По существу, нет ничего особенного в рутине, которая называется main(). Как указано выше, main() служит точкой входа для исполняемого модуля загрузки. Однако вы можете определить разные точки входа для модуля нагрузки. Фактически, вы можете определить более одной точки входа, например, обратиться к вашей любимой dll.

С точки зрения операционной системы (OS) все, что ему действительно нужно, это адрес точки входа кода, который будет функционировать как драйвер устройства. ОС будет передавать управление этой точке входа, когда драйвер устройства должен выполнять ввод/вывод на устройство.

Системный программист определяет (каждая ОС имеет свой собственный метод) соединение между устройством, модулем загрузки, который функционирует как драйвер устройства, и имя точки входа в модуле загрузки.

У каждой ОС есть свое ядро ​​(очевидно), а некоторые могут начинаться с main(), но я был бы удивлен, обнаружив ядро, которое использовало main(), а не простой, например UNIX! К тому моменту, когда вы пишете код ядра, вы уже давно отказались от требования назвать каждый модуль, который вы пишете, как main().

Надеюсь, это поможет?

Этот фрагмент кода из ядра для Unix версии 6. Как видите, main() - это еще одна программа, пытающаяся начать работу!

main() 
{ 
    extern schar; 
    register i, *p; 
    /* 
    * zero and free all of core 
    */ 

    updlock = 0; 
    i = *ka6 + USIZE; 
    UISD->r[0] = 077406; 
    for(;;) { 
     if(fuibyte(0) < 0) break; 
     clearsig(i); 
     maxmem++; 
     mfree(coremap, 1, i); 
     i++; 
    } 
    if(cputype == 70) 
    for(i=0; i<62; i=+2) { 
     UBMAP->r[i] = i<<12; 
     UBMAP->r[i+1] = 0; 
     } 

    // etc. etc. etc. 

Answer 2

С main() вы, возможно, означаете, что main() относится к программе, а именно к ее «точке входа».

Для модуля, который является init_module().

От Linux Device Driver's 2nd Edition:

В то время как приложение выполняет одну задачу от начала до конца, модуль регистрирует себя для того, чтобы обслуживать будущие запросы, а его «основная» функция завершается немедленно. Другими словами, задача функции init_module (точка входа модуля) заключается в подготовке для последующего вызова функций модуля; это как если бы модуль говорил: «Вот я, и это то, что я могу сделать». Вторая точка входа модуля, cleanup_module, вызывается непосредственно перед выгрузкой модуля. Он должен сказать ядро: «Меня больше нет, не просите меня сделать что-нибудь еще».

Answer 3

Несколько способов смотреть на него:

1. Драйверы устройств не являются программами.Это модули, которые загружаются в другую программу (ядро). Таким образом, они не имеют функции main().

2. Тот факт, что все программы должны иметь функцию main(), применим только для приложений пользовательского пространства. Это не относится к ядру и драйверам устройств.

Answer 4

В то время как имя функции Main() просто общее соглашение (нет никакой реальной причины, чтобы использовать его в режиме ядра) ядро ​​Linux действительно имеет основную функцию() для многих архитектур, и, конечно же, UserMode linux имеет основную функцию.

Обратите внимание, что время выполнения ОС загружает функцию main() для запуска приложения, когда загружается операционная система, нет времени выполнения, ядро ​​просто загружается в адрес загрузчиком, который загружается MBR, который загружается аппаратное обеспечение. Поэтому, когда ядро ​​может содержать функцию main, она не должна быть точкой входа.

Смотрите также:

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms633559%28v=vs.85%29.aspx

Linux исходный код ядра:

x86: линукс-3,10-rc6/арка/x86/загрузки/main.c

arm64: linux- 3.10-rc6/arch/arm64/kernel/asm-offsets.c

Answer 5

start_kernel

В 4.2, start_kernel от init/main.c - значительный процесс инициализации и может быть сравнен с функцией main.

Это первый независимый от дуги код и устанавливает большую часть ядра.

Это, однако, не первый код ядра для запуска.

Как start_kernel вызывается в x86_64

arch/x86/kernel/vmlinux.lds.S, компоновщик скрипт, устанавливает:

ENTRY(phys_startup_64) 

и

phys_startup_64 = startup_64 - LOAD_OFFSET; 

и:

#define LOAD_OFFSET __START_KERNEL_map 

arch/x86/include/asm/page_64_types.h определяет __START_KERNEL_map как:

#define __START_KERNEL_map _AC(0xffffffff80000000, UL) 

, который является адресом входа ядра. TODO, как именно этот адрес достиг? Я должен понять, что интерфейс Linux предоставляет загрузчикам.

arch/x86/kernel/vmlinux.lds.S устанавливает самую первую секцию загрузчика как:

.text : AT(ADDR(.text) - LOAD_OFFSET) { 
    _text = .; 
    /* bootstrapping code */ 
    HEAD_TEXT 

include/asm-generic/vmlinux.lds.h определяет HEAD_TEXT:

#define HEAD_TEXT *(.head.text) 

arch/x86/kernel/head_64.S определяет startup_64. Это самый первый код ядра x86, который запускается. Он делает лот установки низкого уровня, включая сегментацию и пейджинг.

То есть то первое, что работает, потому что файл начинается с:

.text 
__HEAD 
.code64 
.globl startup_64 

и include/linux/init.h определяет __HEAD как:

#define __HEAD  .section ".head.text","ax" 

так же, как и самое первое, что сценарий линкера ,

В конце концов, это вызывает x86_64_start_kernel немного неловко и lretq:

movq initial_code(%rip),%rax 
pushq $0  # fake return address to stop unwinder 
pushq $__KERNEL_CS # set correct cs 
pushq %rax  # target address in negative space 
lretq 

и:

.balign 8 
GLOBAL(initial_code) 
.quad x86_64_start_kernel 

arch/x86/kernel/head64.c определяет x86_64_start_kernel, который вызывает x86_64_start_reservations который вызывает start_kernel.

Answer 6

Да, ядро ​​Linux имеет основную функцию, оно находится в файле arch/x86/boot/main.c. Но выполнение ядра начинается с файла arch/x86/boot/header.S и функции main() вызывается отсюда командой «calll main». Вот эта основная функция: