fio启动时如何加载各种io引擎？

Question

fio 支持一大堆 io 引擎 - 所有支持的引擎都在这里：https://github.com/axboe/fio/tree/master/engines

我一直在努力了解 fio 的工作原理，但一直在研究 fio 如何加载所有 io 引擎。

例如我看到每个引擎都有自己注册和注销的方法，例如sync.c使用以下方法注册和注销

fio_syncio_register : https://github.com/axboe/fio/blob/master/engines/sync.c#L448

和fio_syncio_unregister： https://github.com/axboe/fio/blob/master/engines/sync.c#L461

我的问题是谁调用这些方法？

为了找到答案，我在 gdb 下尝试了运行 fio - 在 fio_syncio_register 和 main 函数中放置了一个断点，fio_syncio_register 甚至在 main 之前就被调用了，这告诉我它有与 __libc_csu_init 有关回溯确认

(gdb) bt
#0  fio_syncio_register () at engines/sync.c:450
#1  0x000000000047fb9d in __libc_csu_init ()
#2  0x00007ffff6ee27bf in __libc_start_main (main=0x40cd90 <main>, argc=2, argv=0x7fffffffe608, init=0x47fb50 <__libc_csu_init>, fini=<optimized out>, rtld_fini=<optimized out>, stack_end=0x7fffffffe5f8)
    at ../csu/libc-start.c:247
#3  0x000000000040ce79 in _start ()

我花了一些时间阅读 __libc_csu_init 和 __libc_csu_fini 并且每一个描述都谈到用 __attribute__((constructor)) 装饰的方法将在 main 之前被调用，但在 fio [= 的情况下41=] 我没看到 fio_syncio_register 装饰有 __attribute__

有人可以帮我理解这个流程是如何工作的吗？我应该阅读其他材料来理解这一点吗？

谢谢

Answer 1

有趣的问题。我无法通过源代码找出答案，所以这是我采取的步骤：

$ make
$ find . -name 'sync.o'
./engines/sync.o

$ readelf -WS engines/sync.o | grep '\.init'
  [12] .init_array       INIT_ARRAY      0000000000000000 0021f0 000008 00  WA  0   0  8
  [13] .rela.init_array  RELA            0000000000000000 0132a0 000018 18     36  12  8

这告诉我们全局初始值设定项存在于该对象中。这些在程序启动时调用。它们是什么？

$ objdump -Dr engines/sync.o | grep -A4 '\.init'
Disassembly of section .init_array:

0000000000000000 <.init_array>:
    ...
            0: R_X86_64_64  .text.startup

有意思。显然有一个特殊的 .text.startup 部分。里面有什么？

$ objdump -dr engines/sync.o | less
...
Disassembly of section .text.startup:

0000000000000000 <fio_syncio_register>:
   0:   48 83 ec 08             sub    [=12=]x8,%rsp
   4:   bf 00 00 00 00          mov    [=12=]x0,%edi
                        5: R_X86_64_32  .data+0x380
   9:   e8 00 00 00 00          callq  e <fio_syncio_register+0xe>
                        a: R_X86_64_PC32        register_ioengine-0x4
...

为什么，这正是我们要找的功能。但是它怎么会出现在这个特殊的部分呢？要回答这个问题，我们可以查看预处理后的源代码（回想起来，我应该开始）。

我们怎么能得到它？编译 sync.o 的命令行被隐藏。查看 Makefile，我们可以使用 QUIET_CC=''.

取消隐藏命令行

$ rm engines/sync.o && make QUIET_CC=''
gcc -o engines/sync.o -std=gnu99 -Wwrite-strings -Wall -Wdeclaration-after-statement -g -ffast-math  -D_GNU_SOURCE -include config-host.h -I. -I. -O3 -U_FORTIFY_SOURCE -D_FORTIFY_SOURCE=2 -DBITS_PER_LONG=64 -DFIO_VERSION='"fio-2.16-5-g915ca"' -D_LARGEFILE_SOURCE -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -DFIO_INTERNAL -DFIO_INC_DEBUG -c engines/sync.c
  LINK fio

现在我们知道命令行了，可以生成预处理文件了：

$ gcc -E -dD -std=gnu99 -ffast-math  -D_GNU_SOURCE -include config-host.h -I. -I. -O3 -U_FORTIFY_SOURCE -D_FORTIFY_SOURCE=2 -DBITS_PER_LONG=64 -DFIO_VERSION='"fio-2.16-5-g915ca"' -D_LARGEFILE_SOURCE -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -DFIO_INTERNAL -DFIO_INC_DEBUG engines/sync.c -o /tmp/sync.i

查看 /tmp/sync.i，我们看到：

static void __attribute__((constructor)) fio_syncio_register(void)
{
 register_ioengine(&ioengine_rw);
 register_ioengine(&ioengine_prw);
...

嗯，毕竟是__attribute__((constructor))。但它是如何到达那里的呢？啊哈！我错过了 this line 上的 fio_init:

static void fio_init fio_syncio_register(void)

fio_init 代表什么？再次在 /tmp/sync.i:

#define fio_init __attribute__((constructor))

所以那就是它的工作原理。

fio启动时如何加载各种io引擎？

how fio loads various io engines when it starts?

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