目次: Zephyr
引き続き、ドライバの初期化に重要な役割を果たしている __device_PRE_KERNEL_1_start[] の謎を追っていきます。謎は「__device_PRE_KERNEL_1_start[] の実体はバイナリにあるもののソースコードには見当たらない」ことです。前回まででわかったことを復習すると、
配列の要素がどうやってできたかわかったので、残る謎は下記になります。
これまた復習になりますが、__device_PRE_KERNEL_1_start[] はinitlevelセクションに配置されていました。
$ riscv64-zephyr-elf-readelf -a zephyr/build/zephyr/zephyr.elf ... Section Headers: [Nr] Name Type Addr Off Size ES Flg Lk Inf Al [ 0] NULL 00000000 000000 000000 00 0 0 0 [ 1] vector PROGBITS 80000000 000060 000010 00 AX 0 0 4 [ 2] exceptions PROGBITS 80000010 000070 000258 00 AX 0 0 4 [ 3] text PROGBITS 80000268 0002c8 002604 00 AX 0 0 4 [ 4] sw_isr_table PROGBITS 8000286c 0028cc 000080 00 WA 0 0 4 [ 5] devconfig PROGBITS 800028ec 00294c 000030 00 A 0 0 4 [ 6] rodata PROGBITS 8000291c 00297c 000305 00 A 0 0 4 [ 7] datas PROGBITS 80002c24 002c84 000014 00 WA 0 0 4 [ 8] initlevel PROGBITS 80002c38 002c98 000030 00 WA 0 0 4 ★ここに配置される★ [ 9] _k_mutex_area PROGBITS 80002c68 002cc8 000014 00 WA 0 0 4 [10] bss NOBITS 80002c80 002cdc 000140 00 WA 0 0 8 [11] noinit NOBITS 80002dc0 002cdc 000e00 00 WA 0 0 16 ...
思い出していただきたいのは、配列の要素は .init_PRE_KERNEL_130セクションに置かれていて、initlevelセクションではなかったことです。つまり誰かがわざわざinitlevelセクションに置き直しています。
そんな芸当ができるのはリンカーしかいませんので、initlevelをキーワードにリンカースクリプトを探します。
// zephyr/include/linker/common-ram.ld ... SECTION_DATA_PROLOGUE(initlevel,,) { DEVICE_INIT_SECTIONS() } GROUP_DATA_LINK_IN(RAMABLE_REGION, ROMABLE_REGION) // zephyr/include/linker/linker-defs.h /* * generate a symbol to mark the start of the device initialization objects for * the specified level, then link all of those objects (sorted by priority); * ensure the objects aren't discarded if there is no direct reference to them */ #define DEVICE_INIT_LEVEL(level) \ __device_##level##_start = .; \ KEEP(*(SORT(.init_##level[0-9]))); \ KEEP(*(SORT(.init_##level[1-9][0-9]))); \ /* * link in device initialization objects for all devices that are automatically * initialized by the kernel; the objects are sorted in the order they will be * initialized (i.e. ordered by level, sorted by priority within a level) */ #define DEVICE_INIT_SECTIONS() \ __device_init_start = .; \ DEVICE_INIT_LEVEL(PRE_KERNEL_1) \ DEVICE_INIT_LEVEL(PRE_KERNEL_2) \ DEVICE_INIT_LEVEL(POST_KERNEL) \ DEVICE_INIT_LEVEL(APPLICATION) \ __device_init_end = .; \ DEVICE_BUSY_BITFIELD() \
DEVICE_AND_API_INITの宣言を思い出すと、ドライバなどで宣言される初期化セクションの名前は .init_(level)(prio) のような名前でした。DEVICE_INIT_LEVEL() はその法則性に従ってセクションを集めます。最終的に集められたセクションは、全てinitlevelセクションに配置されます。
例えばDEVICE_INIT_SECTIONS() の2行目にあるDEVICE_INIT_LEVEL(PRE_KERNEL_1) ですと、.init_PRE_KERNEL_1(数字) という名前のセクションを集めます。
というわけで、やっと謎が解けました。マクロやリンカースクリプトの見事な連携プレイですね。
実装を見て気づいたと思いますが、DEVICE_AND_API_INIT() のprioに渡せる数字は2桁が上限です。DEVICE_INIT_LEVEL() は [0-9] もしくは [1-9][0-9] のパターンしかマッチしません。
試しに優先度を3桁にするとどうなるでしょう?mempool.cではCONFIG_KERNEL_INIT_PRIORITY_OBJECTSをprioに渡していたので、menuconfigでコンフィグを変えてみます。
$ ninja menuconfig General Kernel Options ---> Initialization Priorities ---> (30) Kernel objects initialization priority このパラメータを300に変更すると…? riscv64-zephyr-elf/bin/ld: Undefined initialization levels used. collect2: error: ld returned 1 exit status
リンク時にエラーで怒られました。これはどうやっているのでしょう?実はそんなに難しくありません。initlevelセクションを作るときとほぼ同じ仕組みです。
// zephyr/include/linker/common-ram.ld
/* verify we don't have rogue .init_<something> initlevel sections */
SECTION_DATA_PROLOGUE(initlevel_error,,)
{
DEVICE_INIT_UNDEFINED_SECTION()
}
ASSERT(SIZEOF(initlevel_error) == 0, "Undefined initialization levels used.")
// include/linker/linker-defs.h
/* define a section for undefined device initialization levels */
#define DEVICE_INIT_UNDEFINED_SECTION() \
KEEP(*(SORT(.init_[_A-Z0-9]*))) \
このinitlevel_errorセクションでは、initlevelセクションが拾い損ねた .init_* 系のセクションを全て集めます。もし1つでもセクションが拾えた場合、initlevel_errorセクションのサイズが0ではなくなるため、ASSERTに引っかかる仕組みになっています。リンカースクリプトでASSERTやSORTができるとは知らなかったですね……。
エラーチェックもきっちり作られていてZephyrはさすが良くできているなあと思います。
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