Linux内核模块简介

一. 摘要

这篇文章主要介绍了Linux内核模块的相关概念,以及简单的模块开发过程。主要从模块开发中的常用指令、内核模块程序的结构、模块使用计数以及模块的编译等角度对内核模块进行介绍。在Linux系统开发过程中,以模块的形式开发其重要性不言自明,而在嵌入式设备驱动开发中将驱动程序以模块的形式发布,更是极大地提高了设备使用的灵活性——用户只需要拿到相关驱动模块,再插入到用户的内核中,即可灵活地使用你的设备。

二. 文章提纲

1. 摘要

2.文章提纲

3. 概述

4. 模块开发常用的指令

5. 内核模块程序结构

6. 模块使用计数

7. 模块的编译

8. 使用模块绕开GPL

9. 总结

三.概述

Linux内核整体结构已经很庞大,包含了很多的组件,而对于我们工程师而言,有两种方法将需要的功能包含进内核当中。

一:将所有的功能都编译进Linux内核。

二:将需要的功能编译成模块,在需要的时候动态地添加。

上述两种方式优缺点分析:

第一种:

优点:不会有版本不兼容的问题,不需要进行严格的版本检查

缺点:生成的内核会很大;要在现有的内核中添加新的功能,则要编译整个内核

第二种:

优点:模块本身不编译进内核,从而控制了内核的大小;模块一旦被加载,将和其它的部分完全一样。

缺点:可能会有内核与模块版本不兼容的问题,导致内核崩溃;会造成内存的利用率比较低。

四.模块开发常用的指令

在内核模块开发的过程中常用的有以下指令。

1) insmod: 将模块插入内核中,使用方法:#insmod XXX.ko

2) rmmod: 将模块从内核中删除,使用方法:#rmmod XXX.ko

3) lsmod: 列表显示所有的内核模块,可以和grep指令结合使用。使用方法:#lsmod | grep XXX

4) modprobe: modprobe可载入指定的个别模块,或是载入一组相依赖的模块。modprobe会根据depmod所产生的依赖关系,决定要载入哪些模块。若在载入过程中发生错误,在modprobe会卸载整组的模块。依赖关系是通过读取 /lib/modules/2.6.xx/modules.dep得到的。而该文件是通过depmod 所建立。

5) modinfo: 查看模块信息。使用方法:#modinfo XXX.ko

6) tree –a: 查看当前目录的整个树结构。使用方法:#tree -a

五.内核模块程序结构

1) 模块加载函数(一般需要)

在用insmod或modprobe命令加载模块时,该函数被执行。完成模块的初始化工作。

Linux内核的模块加载函数一般用__init标识声明,模块加载函数必须以module_init(函数名)的形式被指定。该函数返回整型值,如果执行成功,则返回0,初始化失败时则返回错误编码,Linux内核当中的错误编码是负值,在<linux/errno.h>中定义。

在Linux中,标识__init的函数在连接时放在.init.text这个区段,而且在.initcall.init中保留一份函数指针,初始化的时候内核会根据这些指针调用初始化函数,初始化结束后释放这些init区段(包括前两者)。

代码清单:

__init XXX_init(void) 2 3 {; 6 }moudle_init(XXX_init);

2) 模块卸载函数(一般需要)

在用rmmod或modprobe命令卸载模块时,该函数被执行。完成与加载相反的工作。

模块的卸载函数和模块加载函数实现相反的功能,主要包括

代码清单:

__exit XXX_exit(void)2 3 {4 5 }moudle_exit(XXX_exit);

3) 模块许可证声明(必须)

如果不声明,则在模块加载时会收到内核被污染的警告,一般应遵循GPL协议。

代码清单:

);

4) 模块参数(可选)

模块在被加载时传递给模块的值,本身应该是模块内部的全局变量。

示例程序book.c

1 #include <linux/init.h> 2 3 #include <linux/module.h>*bookName = ;bookNumber = 100;__init book_init(void)14 15 {, bookName);, bookNumber);;22 23 }__exit book_exit(void)28 29 {);32 33 }module_init(book_init);38 39 module_exit(book_exit);40 41 module_param(bookName, charp, S_IRUGO);42 43 module_param(bookNumber, int, S_IRUGO);MODULE_LICENSE();

在向内核插入模块的时候可以用以下方式,并且可以在内核日志中看到模块加载以后变量已经有了值。

5) 模块导出符号(可选)

使用模块导出符号,方便其它模块依赖于该模块,并使用模块中的变量和函数等。

在Linux2.6的内核中,/proc/kallsyms文件对应着符号表,它记录了符号和符号对应的内存地址。对于模块而言,使用下面的宏可以导出符号。

1 EXPORT_SYMBOL(符号名);

1 EXPORT_GPL_SYMBOL(符号名);

6) 模块信息(可选)

模块信息则是指模块的作者信息等。

六.模块使用计数

Linux内核提供了MOD_INC_USE_COUNT和MOD_DEC_USE_COUNT宏来管理模块使用计数。但是对于内核模块而言,,一般不会自己管理使用计数。

七.模块的编译

将下面的Makefile文件放在book.c同级的目录下,然后使用#make命令或者#make all命令编译即可生成book.ko模块文件。

对应的Makefile:

有勇气并不表示恐惧不存在,而是敢面对恐惧克服恐惧

Linux内核模块简介

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