在咱们工作中，编译驱动，加载驱动时最常见的事。但是内核是如何加载驱动的，有些事编译到内核里面，有些事编译成ko,有些还能放到root下，让系统自动加载。

总的说来，在Linux下可以通过两种方式加载驱动程序：静态加载和动态加载。

静态加载就是把驱动程序直接编译进内核，系统启动后可以直接调用。动态加载利用了Linux的module特性，可以在系统启动后用insmod命令添加模块（.ko），在不需要的时候用rmmod命令卸载模块。

将模块的程序编译到Linux内核中，也就是咱们在编译内核时选择Y的模块，静态由do_initcall函数加载。先来看看initcall在哪里：

核心进程（/init/main.c）

start_kernel（）//内核启动的入口，负责初始化调度，中断，内存，最后启动1号进程 和2号进程

     rest_init（）

          kernel_init（）//这是谁？ linux 1号进程，top一下系统就能找到1号进程了。

              do_basic_setup()

                    do_initcalls（）

do_initcalls中会定义的各个模块加载顺序，加载顺序分为16个等级，加载时按照16个等级依次加载内核驱动。关于每个等级的定义参考/include/linux/init.h。举个例子，在2.6.24的内核 中：gianfar_device使用的是arch_initcall，而gianfar_driver使用的是module_init，因为 arch_initcall的优先级大于module_init，所以gianfar设备驱动的device先于driver在总线上添加。init.h 截取如下：

#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)

将模块的程序编译成KO，也就是咱们在编译内核时选择M的模块，通过insmod

、modprobe 或者udev动态加载到内核中。 insmod加绝对路径/××.ko，而modprobe ××即可，不用加.ko或.o后缀，也不用加路径；最重要的一点是：modprobe同时会加载当前模块所依赖的其它模块。

来看看insmod都做了什么：

Insmod

    insmod_main

        bb_init_module

            init_module

                sys_init_module（进入系统调用）

                      sys_init_module()系统调用会调用module_init指定的函数进行模块的初始化，至此ko加载完成。

以PCI为例，所有PCI硬件上必须设计一系列寄存器，PCI通过这些寄存器获取硬件信息，称为PCI配置空间，PCI配置空间格式如下：

PCI标准规定每个设备的配置寄存器组最多可以有256字节的连续空间，其中开头的64字节的用途和格式是标准的，成为配置寄存器组的“头部”，这样的头部又有两种，“0型”头部用于一般的PCI设备，“1型”头部用于PCI桥，无论是“0型”还是“1型”，其开头的16个字节的用途和格式是共同的。其中Device ID 和 Vendor ID 位于前4个字节。

在系统中运行LSPCI -NN,会得到类似如下输出：

 Ethernet controller [0200]: Intel Corporation 82545EM Gigabit Ethernet Controller (Copper) [8086:100f] (rev 01)

其中的8086是vendor ID，100f是Device ID。所以咱们常用的LSCPI实质上就是去硬件上读取硬件的寄存器值，并且显示出来。

每一个硬件设备都有Verdon ID, Device ID, SubVendor ID等信息。所以每一个设备驱动程序，必须说明自己能够为哪些Verdon ID, DevieceID, SubVendor ID的设备提供服务。以PCI设备为例，它是通过一个pci_device_id的数据结构来实现这个功能的。例如：RTL8139驱动的pci_device_id定义为：

Verdon ID可以理解为厂商ID，8086 代表Intel，1249代表三星等，Device ID可以理解为产品ID，每款产品的ID不同。上面的信息说明，Verdon ID为0x10EC, Device ID为0x8139, 0x8138的PCI设备(SubVendor ID和SubDeviceID为PCI_ANY_ID，表示不限制。)，都可以使用这个驱动程序(8139too)。

下面是内核设备与驱动匹配的代码：

自动加载属于动态加载，加载的是ko文件，许多同学也没搞清楚，系统启动之后ko在什么时候，通过什么程序自动加载上的。

编译内核时，通过make modules_install INSTALL_MOD_PATH=XXX，会将所有选项为M的模块编译为KO, 并且发布到xxx/lib/modules/uname-r/下面。在模块安装的时候，depmod会根据模块中的rtl8139_pci_tbl的信息，生成下面的信息，保存到/lib/modules/uname-r/modules.alias文件中，其内容如下：

alias pci:v000010ECd00008138sv*sd*bc*sc*i* 8139too alias pci:v000010ECd00008139sv*sd*bc*sc*i* 8139too ......

v后面的000010EC说明其Vendor ID为10EC，d后面的00008138说明Device ID为8139，而sv,和sd为SubVendor ID和SubDevice ID，后面的星号表示任意匹配。

另外在/lib/modules/uname-r/modules.dep文件中还保存这模块之间的依赖关系，其内容如下：

8139too.ko:mii.ko

modules.dep由depmod工具生成，在使用 modprobe xxx加载驱动时, modprobe需要借助modules.dep文件来分析模块之间的依赖关系，先加载依赖的ko，再加载真正需要加载的ko。

在内核启动过程中，总线驱动程序会会总线协议进行总线枚举(总线驱动程序总是集成在内核之中，不能够按模块方式加载，你可以通过make menuconfig进入Busoptions，这里面的各种总线，你只能够选择Y或N，而不能选择M.)，并且为每一个设备建立一个设备对象。每一个总线对象有一个kset对象，每一个设备对象嵌入了一个kobject对象，kobject连接在kset对象上，这样总线和总线之间，总线和设备设备之间就组织成一颗树状结构。当总线驱动程序为扫描到的设备建立设备对象时，会初始化kobject对象，并把它连接到设备树中，同时会调用kobject_uevent()把这个(添加新设备的)事件，以及相关信息(包括设备的VendorID,DeviceID等信息）通过netlink发送到用户态中。

来看看这个过程：

subsys_initcall (前面讲到过驱动的16级加载机制，subsys_initcall处于16级中的第8级，arch\x86\pci\legacy.c 参照内核4.19)

pci_legacy_init

pcibios_scan_root

pci_scan_root_bus

pci_scan_slot

pci_scan_single_device

pci_device_add

device_add

device_add有两个流程：

在用户态的udevd检测到这个事件，就可以根据这些信息，打开/lib/modules/uname-r/modules.alias文件，根据

alias pci:v000010ECd00008138sv*sd*bc*sc*i* 8139too

得知这个新扫描到的设备驱动模块为8139too。于是modprobe就知道要加载8139too这个模块了，同时modprobe根据 modules.dep文件发现，8139too依赖于mii.ko，如果mii.ko没有加载，modprobe就先加载mii.ko，接着再加载 8139too.ko。