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内核基础架构---模块参数

2014-04-29 896
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简介：    我们在编写驱动的时，可能需要变成成模块(*.ko)来加载，比如常用的wifi驱动，在模块加载的时候，我们还希望能够动态的传递一些参数，这时候就需要Module_param系列宏，参考内核2.
   我们在编写驱动的时，可能需要变成成模块(*.ko)来加载，比如常用的wifi驱动，在模块加载的时候，我们还希望能够动态的传递一些参数，这时候就需要 Module_param系列宏，参考内核2.6.32.60  至于例子搜一下代码里很多尤其drivers目录下^^. 
 我们先看一个shell脚本，安装模块：

#########

   insmod net_dev.ko param_queue_id=${QUEUE_ID} param_board=$BOARD \

                    param_tcont_id=$TCONT_ID param_us_gem_flow_id=$US_GEMFLOW_ID
真正代码层：

static int param_queue_id =3;

module_param(param_queue_id, int, 0);

 

int map_ds_traffic_to_cpu = 0;

module_param(map_ds_traffic_to_cpu, int, 0);
static char param_board[20]="";
module_param_string(param_board, param_board, sizeof(param_board), 0);

//

参数用 module_param 宏定义来声明, 它定义在 moduleparam.h.

module_param(name,type,perm);

module_param 使用了 3 个参数: 变量名, 它的类型, 以及一个权限掩码用来做一个辅助的 sysfs 入口（查看/sys/module/xXX/会发现里面有我们对应的参数，当然必须有至少读的权限,默认0，为任何人都没有权限，甚至不可见). 这个宏定义应当放在任何函数之外, 典型地是出现在源文件的前面.

数组参数, 用逗号间隔的列表提供的值, 模块加载者也支持. 声明一个数组参数, 使用:

　　module_param_array(name,type,num,perm);

　　这里 name 是你的数组的名称(也是参数名),

　　type 是数组元素的类型,

　　num 是一个整型变量,

　　perm 是通常的权限值.

如果数组参数在加载时设置, num 被设置成提供的数的个数. 模块加载者拒绝比数组能放下的多的值. module_param_array() 宏的第三个参数用来记录用户insmod 时提供的给这个数组的元素个数，NULL 表示不关心用户提供的个数

如果模块参数是一个字符串时，通常使用charp类型定义这个模块参数。内核复制用户提供的字符串到内存，并且相对应的变量指向这个字符串。

例如：
static char *name;
module_param(name, charp, 0);

另一种方法是通过宏module_param_string()让内核把字符串直接复制到程序中的字符数组内。
module_param_string(name, string, len, perm);

这里，name是外部的参数名，string是内部的变量名，len是以string命名的buffer大小（可以小于buffer的大小，但是没有意义），perm表示sysfs的访问权限（或者perm是零，表示完全关闭相对应的sysfs项）。

例如：
static char species[BUF_LEN]；
module_param_string(specifies, species, BUF_LEN, 0);

如果需要传递多个参数可以通过宏module_param_array()实现。 
module_param_array(name, type, nump, perm);
其中，name既是外部模块的参数名又是程序内部的变量名，type是数据类型，perm是sysfs的访问权限。指针nump指向一个整数，其值表示有多少个参数存放在数组name中。值得注意是name数组必须静态分配.
   说了这么多，来让我们看看它的本质吧.
    include/linux/moduleparam.h
   

点击(此处)折叠或打开

  1. /* This is the fundamental function for registering boot/module
  2.    parameters. perm sets the visibility in sysfs: 000 means it's
  3.    not there, read bits mean it's readable, write bits mean it's
  4.    writable. */
  5. #define __module_param_call(prefix, name, set, get, arg, isbool, perm)    \
  6.     /* Default value instead of permissions? */            \
  7.     static int __param_perm_check_##name __attribute__((unused)) =    \
  8.     BUILD_BUG_ON_ZERO((perm) 0 || (perm) > 0777 || ((perm) & 2))    \
  9.     + BUILD_BUG_ON_ZERO(sizeof(""prefix) > MAX_PARAM_PREFIX_LEN);    \
  10.     static const char __param_str_##name[] = prefix #name;        \
  11.     static struct kernel_param __moduleparam_const __param_##name    \
  12.     __used                                \
  13.     __attribute__ ((unused,__section__ ("__param"),aligned(sizeof(void *)))) \
  14.     = { __param_str_##name, perm, isbool ? KPARAM_ISBOOL : 0,    \
  15.      set, get, { arg } }

  17. #define module_param_call(name, set, get, arg, perm)             \
  18.     __module_param_call(MODULE_PARAM_PREFIX,             \
  19.              name, set, get, arg,             \
  20.              __same_type(*(arg), bool), perm)

  22. /* Helper functions: type is byte, short, ushort, int, uint, long,
  23.    ulong, charp, bool or invbool, or XXX if you define param_get_XXX,
  24.    param_set_XXX and param_check_XXX. */
  25. #define module_param_named(name, value, type, perm)             \
  26.     param_check_##type(name, &(value));                 \
  27.     module_param_call(name, param_set_##type, param_get_##type, &value, perm); \
  28.     __MODULE_PARM_TYPE(name, #type)

  30. #define module_param(name, type, perm)                \
  31.     module_param_named(name, name, type, perm)
仔细上上面代码里层层剥离，其实开始就是权限检测，定义static const char __param_str_##name[] = prefix #name; 然后初始化struct kernel_param（其实就是把要保存的参数信息放这里），并放到内存节区 ：__param中.
那么我们看下  struct kernel_param：


点击(此处)折叠或打开

  1. struct kernel_param {
  2.     const char *name;
  3.     u16 perm;
  4.     u16 flags;
  5.     param_set_fn set;
  6.     param_get_fn get;
  7.     union {
  8.         void *arg;
  9.         const struct kparam_string *str;
  10.         const struct kparam_array *arr;
  11.     };
  12. };

  14. /* Special one for strings we want to copy into */
  15. struct kparam_string {
  16.     unsigned int maxlen;
  17.     char *string;
  18. };

  20. /* Special one for arrays */
  21. struct kparam_array
  22. {
  23.     unsigned int max;
  24.     unsigned int *num;
  25.     param_set_fn set;
  26.     param_get_fn get;
  27.     unsigned int elemsize;
  28.     void *elem;
  29. };
那么这里也简单的说一下模块加载的过程. 用户空间只是直接调用了系统调用sys_init_Module.对模块或者参数并没有处理. 这个接口在kernel/module.c 中

点击(此处)折叠或打开

  1. /* This is where the real work happens */
  2. SYSCALL_DEFINE3(init_module, void __user *, umod,
  3.         unsigned long, len, const char __user *, uargs)
  4. {
  5.     struct module *mod;
  6.     int ret = 0;

  8.     /* Must have permission */
  9.     if (!capable(CAP_SYS_MODULE) || modules_disabled)
  10.         return -EPERM;

  12.     /* Only one module load at a time, please */
  13.     if (mutex_lock_interruptible(&module_mutex) != 0)
  14.         return -EINTR;

  16.     /* Do all the hard work */
  17.     mod = load_module(umod, len, uargs);
  18.     if (IS_ERR(mod)) {
  19.         mutex_unlock(&module_mutex);
  20.         return PTR_ERR(mod);
  21.     }

  23.     /* Drop lock so they can recurse */
  24.     mutex_unlock(&module_mutex);

  26.     blocking_notifier_call_chain(&module_notify_list,
  27.             MODULE_STATE_COMING, mod);

  29.     do_mod_ctors(mod);
  30.     /* Start the module */
  31.     if (mod->init != NULL)
  32.         ret = do_one_initcall(mod->init);
  33.     if (ret 0) {
  34.         /* Init routine failed: abort. Try to protect us from
  35.                    buggy refcounters. */
  36.         mod->state = MODULE_STATE_GOING;
  37.         synchronize_sched();
  38.         module_put(mod);
  39.         blocking_notifier_call_chain(&module_notify_list,
  40.                      MODULE_STATE_GOING, mod);
  41.         mutex_lock(&module_mutex);
  42.         free_module(mod);
  43.         mutex_unlock(&module_mutex);
  44.         wake_up(&module_wq);
  45.         return ret;
  46.     }
  47.     if (ret > 0) {
  48.         printk(KERN_WARNING
  49. "%s: '%s'->init suspiciously returned %d, it should follow 0/-E convention\n"
  50. "%s: loading module anyway...\n",
  51.          __func__, mod->name, ret,
  52.          __func__);
  53.         dump_stack();
  54.     }

  56.     /* Now it's a first class Wake up anyone waiting for it. */
  57.     mod->state = MODULE_STATE_LIVE;
  58.     wake_up(&module_wq);
  59.     blocking_notifier_call_chain(&module_notify_list,
  60.                  MODULE_STATE_LIVE, mod);

  62.     /* We need to finish all async code before the module init sequence is done */
  63.     async_synchronize_full();

  65.     mutex_lock(&module_mutex);
  66.     /* Drop initial reference. */
  67.     module_put(mod);
  68.     trim_init_extable(mod);
  69. #ifdef CONFIG_KALLSYMS
  70.     mod->num_symtab = mod->core_num_syms;
  71.     mod->symtab = mod->core_symtab;
  72.     mod->strtab = mod->core_strtab;
  73. #endif
  74.     module_free(mod, mod->module_init);
  75.     mod->module_init = NULL;
  76.     mod->init_size = 0;
  77.     mod->init_text_size = 0;
  78.     mutex_unlock(&module_mutex);

  80.     return 0;
  81. }
里面核心函数load_module，把模块代码和数据从用户空间copy到内核空间，等。因为我们知道ko文件其实也是elf格式文件，至于如何解读和执行elf文件，大家可以阅读elf文件格式和文档，这里不过多解释.相当于用户空间执行解析elf，放到了内核来做，当然也是有区别的^^.
查看模块信息：

modinfo [-adhpv][模块文件]

 功能：显示kernel模块的信息。

 参数：
       -a或--author 　显示模块开发人员。 

  -d或--description 　显示模块的说明。 
     -h或--help 　显示modinfo的参数使用方法。 
     -p或--parameters 　显示模块所支持的参数。 
     -V或--version 　显示版本信息。


既然上面说到了模块参数，这里顺便也说下

 引导期间内核选项 __setup
用__setup宏注册关键字 
net/core/dev.c 比较常见的netdev关键字 ，在系统启动时候的参数

点击(此处)折叠或打开

  1. /*
  2.  * Saves at boot time configured settings for any netdevice.
  3.  */
  4. int __init netdev_boot_setup(char *str)
  5. {
  6.     int ints[5];
  7.     struct ifmap map;

  9.     str = get_options(str, ARRAY_SIZE(ints), ints);
  10.     if (!str || !*str)
  11.         return 0;

  13.     /* Save settings */
  14.     memset(&map, 0, sizeof(map));
  15.     if (ints[0] > 0)
  16.         map.irq = ints[1];
  17.     if (ints[0] > 1)
  18.         map.base_addr = ints[2];
  19.     if (ints[0] > 2)
  20.         map.mem_start = ints[3];
  21.     if (ints[0] > 3)
  22.         map.mem_end = ints[4];

  24.     /* Add new entry to the list */
  25.     return netdev_boot_setup_add(str, &map);
  26. }

  28. __setup("netdev=", netdev_boot_setup);
还有在启动时候，必须挂载根文件系统，指定root目录（如果谁pc机安装过linux系统，在启动的时候，有个选择启动的界面，可以打断，可以看到后面的参数；一般bootloader用grub ） init/do_mounts.c

点击(此处)折叠或打开

  1. static int __init root_dev_setup(char *line)
  2. {
  3.     strlcpy(saved_root_name, line, sizeof(saved_root_name));
  4.     return 1;
  5. }

  7. __setup("root=", root_dev_setup);

点击(此处)折叠或打开

  1. static int __init readonly(char *str)
  2. {
  3.     if (*str)
  4.         return 0;
  5.     root_mountflags |= MS_RDONLY;
  6.     return 1;
  7. }

  9. static int __init readwrite(char *str)
  10. {
  11.     if (*str)
  12.         return 0;
  13.     root_mountflags &= ~MS_RDONLY;
  14.     return 1;
  15. }

  17. __setup("ro", readonly);
  18. __setup("rw", readwrite);

我们看看它是如何调用的. 
在init/main.c 中 
asmlinkage void __init start_kernel(void)
{

...
printk(KERN_NOTICE "Kernel command line: %s\n", boot_command_line);
parse_early_param();
parse_args("Booting kernel", static_command_line, __start___param,
  __stop___param - __start___param,
  &unknown_bootoption);

...

} 这里我们看到启动的时候传递的参数会在这里解析。我们继续回到init.h

点击(此处)折叠或打开

  1. struct obs_kernel_param {
  2.     const char *str;
  3.     int (*setup_func)(char *);
  4.     int early;
  5. };

  7. /*
  8.  * Only for really core code. See moduleparam.h for the normal way.
  9.  *
  10.  * Force the alignment so the compiler doesn't space elements of the
  11.  * obs_kernel_param "array" too far apart in .init.setup.
  12.  */
  13. #define __setup_param(str, unique_id, fn, early)            \
  14.     static const char __setup_str_##unique_id[] __initconst    \
  15.         __aligned(1) = str; \
  16.     static struct obs_kernel_param __setup_##unique_id    \
  17.         __used __section(.init.setup)            \
  18.         __attribute__((aligned((sizeof(long)))))    \
  19.         = { __setup_str_##unique_id, fn, early }

  21. #define __setup(str, fn)                    \
  22.     __setup_param(str, fn, fn, 0)

  24. /* NOTE: fn is as per module_param, not Emits warning if fn
  25.  * returns non-zero. */
  26. #define early_param(str, fn)                    \
  27.     __setup_param(str, fn, fn, 1)

注册的时候有两个宏，__setup, early_param  当然既然带个early自然会比__setup注册的处理的早. 也就是我们看到start_kernel里两个函数的先后顺序.
我们就把宏展开：
本质是注册了struct obs_kernel_param 并把它放到了内存节区 .init.setup ,关于内存节区前面我们讲过。当然如果注册的关键字被编译成模块，那么这个宏扩展为空. 
我们先看early解析：

点击(此处)折叠或打开

  1. /* Check for early params. */
  2. static int __init do_early_param(char *param, char *val)
  3. {
  4.     struct obs_kernel_param *p;

  6.     for (p = __setup_start; p __setup_end; p++) {
  7.         if ((p->early && strcmp(param, p->str) == 0) ||
  8.          (strcmp(param, "console") == 0 &&
  9.          strcmp(p->str, "earlycon") == 0)
  10.         ) {
  11.             if (p->setup_func(val) != 0)
  12.                 printk(KERN_WARNING
  13.                  "Malformed early option '%s'\n", param);
  14.         }
  15.     }
  16.     /* We accept everything at this stage. */
  17.     return 0;
  18. }
include/asm-generic/vmlinux-lds.h

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  1. #define INIT_SETUP(initsetup_align)                    \
  2.         . = ALIGN(initsetup_align);                \
  3.         VMLINUX_SYMBOL(__setup_start) = .;            \
  4.         *(.init.setup)                        \
  5.         VMLINUX_SYMBOL(__setup_end) = .;
就是查询节区.init.setup ,如果查到就调用 p - > setup_func ( val )
那么正常注册的关键字呢？

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  1. parse_args("Booting kernel", static_command_line, __start___param,
  2.          __stop___param - __start___param,
  3.          &unknown_bootoption);
我们注意看第三个参数.那么__start_param在哪里呢？没见过吧^^ 
include/asm-generic/vmlinux-lds.h :

点击(此处)折叠或打开

  1. /* Built-in module parameters. */                \
  2.     __param : AT(ADDR(__param) - LOAD_OFFSET) {            \
  3.         VMLINUX_SYMBOL(__start___param) = .;            \
  4.         *(__param)                        \
  5.         VMLINUX_SYMBOL(__stop___param) = .;            \
  6.         . = ALIGN((align));                    \
  7.         VMLINUX_SYMBOL(__end_rodata) = .;

这里查询__param ,如果找到赋值并返回.

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  1. /* Args looks like "foo=bar,bar2 baz=fuz wiz". */
  2. int parse_args(const char *name,
  3.      char *args,
  4.      struct kernel_param *params,
  5.      unsigned num,
  6.      int (*unknown)(char *param, char *val))
  7. {
  8.     char *param, *val;

  10.     DEBUGP("Parsing ARGS: %s\n", args);

  12.     /* Chew leading spaces */
  13.     while (isspace(*args))
  14.         args++;

  16.     while (*args) {
  17.         int ret;
  18.         int irq_was_disabled;

  20.         args = next_arg(args, &param, &val);
  21.         irq_was_disabled = irqs_disabled();
  22.         ret = parse_one(param, val, params, num, unknown);
  23.         if (irq_was_disabled && !irqs_disabled()) {
  24.             printk(KERN_WARNING "parse_args(): option '%s' enabled "
  25.                     "irq's!\n", param);
  26.         }
  27.         switch (ret) {
  28.         case -ENOENT:
  29.             printk(KERN_ERR "%s: Unknown parameter `%s'\n",
  30.              name, param);
  31.             return ret;
  32.         case -ENOSPC:
  33.             printk(KERN_ERR
  34.              "%s: `%s' too large for parameter `%s'\n",
  35.              name, val ?: "", param);
  36.             return ret;
  37.         case 0:
  38.             break;
  39.         default:
  40.             printk(KERN_ERR
  41.              "%s: `%s' invalid for parameter `%s'\n",
  42.              name, val ?: "", param);
  43.             return ret;
  44.         }
  45.     }

  47.     /* All parsed OK. */
  48.     return 0;
  49. }











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Shell
Linux
关键词：
架构参数
内核架构
架构模块
云之大者
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技术架构师是在技术领域扮演着关键角色的专业人员。他们在业务需求分析、项目实施、技术架构治理等多个环节中发挥着重要的作用。 技术架构师不仅需要具备高超的专业技能，还需要具备良好的系统思维和认知心态。他们要能在宏观层面上进行技术架构的规划和治理，同时也要在微观层面上带领团队进行业务项目的交付实施。技术架构师是技术人从最初的研发编码，到成长为技术团队的核心骨干、技术主管、高阶技术主管，甚至是技术 CTO 的关键一步，如图 10-1 所示。
宝惜
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Deephub
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2月前
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机器学习/深度学习 人工智能 自然语言处理
Tokenformer：基于参数标记化的高效可扩展Transformer架构
本文是对发表于arXiv的论文 "TOKENFORMER: RETHINKING TRANSFORMER SCALING WITH TOKENIZED MODEL PARAMETERS" 的深入解读与扩展分析。主要探讨了一种革新性的Transformer架构设计方案，该方案通过参数标记化实现了模型的高效扩展和计算优化。
Deephub
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