一个简单的内核模块实现

一个简单的内核模块实现

前言

这几天因为某些原因，需要学习下Linux内核模块相关的知识，今天刚刚好学习完模块的简单实现，故将其整理出来，以供日后复习之用

一个简单的内核模块

模块化的意义

在目前，内核的设计中，有两种不同的趋势，一种是单内核，另外一种是微内核，简单而言

- 单内核就是一个很大的进程，在运行的时候，是一个单独的二进制映像，模块之间的通信是通过函数调用来实现

- 微内核则不同，各个模块之间都作为单独的进程运行，模块之间的通信是通过消息传递进行通信

关于这两者的优势，各有各的说法，本人研究也不深，无法做过多的点评，这里我们只需要知道，Linux是单内核结构，但同时也支持一个模块化的内核。

所谓的模块化，就是各个部分以模块的形式进行组织，可以根据需要对指定的模块进行编译，然后安装到内核中即可，这种实现方式的优势在于，不需要预先把一大堆的功能都编译进内核，尤其是各种驱动，众所周知，不同型号的硬件，对应的驱动不同，而如果为了顾全所有的硬件，而把所有的驱动都编译进内核，内核的体积会变得非常庞大，而且，当这些驱动需要进行更新的时候，必须要对内核重新进行编译。

有了模块化之后，可以根据需要将对应的模块编译进内核，并且可以动态的进行加载和卸载，这样子，对应的模块的维护以及系统的使用就简单以及方便很多了

模块的简单实现

这里我们来学习一个简单模块的实现

// hello_module.c

// 必备头函数
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>

// 该模块的LICENSE
MODULE_LICENSE("GPL")；
// 该模块的作者
MODULE_AUTHOR("huanfeng.xu");
// 该模块的说明
MODULE_DESCRIPTION("hello module");

// 初始化入口
// 模块安装时执行
// 这里的__init 同样是宏定义，主要的目的在于
// 高速内核，加载该模块之后，可以回收init.text的区间
static int __init init_hello_module(void){
printk("KERN_INFO init the module. \n");
return 0;
}

// 模块卸载时执行
// 同上
static void __exit exit_hello_module(void){
// 输出信息，类似于printf()
// printk适用于内核模块
printk("KERN_INFO exit the module. \n");
}

// 模块初始化宏，用于加载该模块
module_init(init_hello_module);
// 模块卸载宏，用于卸载该模块
module_exit(exit_hello_module);

需要注意的是，在普通的c开发中，每个程序都有一个main函数，作为入口，而在内核中，则是

module_init()

来负责

编写对应的Makefile

# Makefile

# 内核源代码所在位置
KERNEL_DIR = /lib/modules/`uname -r`/build

obj-m += hello_module.o

all:
make -C $(KERNEL_DIR) M=$(PWD) modules

clean:
rm *.o *.mod.c *.ko *.order *.symvers

模块的编译有两种形式，一种是编译成模块，即上面的

obj-m

，另一中是直接编译到内核文件中，则上面的

obj-m

需要更改为

obj-y

需要注意的是，由于我们是在内核源代码之外编译该模块，所以在编译的时候，需要暂时将编译目录切换到内核源代码中，即上面的

-C $(KERNEL_DIR)

，在Makefile中，可以声明变量，即上面的

KERNEL_DIR = /lib/modules/

uname -r

/build

，使用时，直接

$(KERNEL_DIR)

即可，这里的

$(PWD)

是内核自带变量，所以无需声明，可以直接使用

编写完之后，直接执行

make

即可，可以看到目录下生成一个.ko文件，这就行对应的模块了

模块的安装

由于该模块比较简单，也没有依赖于其他模块，所以安装的时候可以直接使用

insmod hello_module.ko

即可，安装完成之后，可以使用dmesg查看是否有对应的内容输出，如果操作没有问题，则会看到这样的日志

KERN_INFO init the module.

查看模块是否已经安装

lsmod | grep hello_module

查看模块信息

modinfo hello_module

卸载模块

rmmod hello_module

，卸载之后同样可以使用dmesg看到

KERN_INFO exit the module.

带参数的模块

有时候我们需要在模块安装的时候，传递一些信息给模块，可以使用如下方式

// 需要加上该头文件
#include <linux/moduleparam.h>

module_param(name, type, perm);
// name为安装以及使用时的参数名字，type为类型，pram为对应的sysfs的权限

module_param_string(name, string, len, perm);
// name为外部名字，string为内部名字

module_param_array(name, type, nump, perm)
// nump用于存放数组项数

使用的方式为，在安装模块的指定对应的参数及其值即可，如

insmod hello_module size=100

导出符号表

由于模块之间是相通的，所以模块中定义的符号需要导出之后才能被其他模块使用

导出方式只需要在使用

MODULE_EXPORT(VAR_NAME)

或者

MODULE_EXPORT_GPL(VAR_NAME)

即可，VAR_NAME可以为变量，也可以为函数

其他模块只需要使用

extern [TYPE] VAR_NAME

，即可在本模块中使用其他模块导出的变量或者函数了，需要注意的是，如果依赖其他模块的导出符号，则在安装该模块的时候，对应的依赖模块必须已经安装好，否则会出现找不到对应符号的情况

总结

本小节主要简单学习了模块的写法，模块的编译，传递参数以及导出符号，后面还会学习其他相关的内容，加油…