Linux内核模块开发

Linux内核的整体结构非常庞大，其包含的组件也非常多，如何使用需要的组件呢：

方法：把所有的组件都编译进内核文件，即：zImage或bzImage，但这样会导致两个问题：一是生成的内核文件过大；二是如果要添加或删除某个组件，需要重新编译整个内核。

 

内核模块具有如下特点：

• 模块本身并不被编译进内核文件(zImage或者bzImage)

• 可以根据需求，在内核运行期间动态的安装或卸载。

范例(hello world)

#include

#include

 

static int hello_init(void)

{

    printk(KERN_WARNING"hello,world!\n");

    return 0;

}

 

static void hello_exit(void)

{

    printk(KERN_INFO"Goodbye,world!\n");

}

 

module_init(hello_init);

module_exit(hello_exit);

1、模块加载函数（必需）

安装模块时被系统自动调用的函数，通过module_init宏来指定，在HelloWorld模块中，模块加载函数为？

2、模块卸载函数（必需）

卸载模块时被系统自动调用的函数，通过module_exit宏来指定

 

模块的编译

在Linux 2.6下编译模块，一般使用makefile

单文件makefile：

ifneq ($(KERNELRELEASE),)

 

obj-m := hello.o

 

else

   

KDIR := /lib/modules/2.6.18-53.el5/build

all:

    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:

    rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers

 

endif

 

多文件makefile：

ifneq ($(KERNELRELEASE),)

 

obj-m := mymodule.o

mymodule-objs := file1.o file2.o file3.o

 

else

   

KDIR := /lib/modules/2.6.18-53.el5/build

all:

    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:

    rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers

 

Endif

 

安装与卸载

l         加载insmod (insmod hello.ko)

l         卸载rmmod (rmmod hello)

l         查看lsmod

l         加载modprobe （modprobe hello）

modprobe 如同insmod, 也是加载一个模块到内核。它的不同之处在于它会根据文件/lib/modules/<$version>/modules.dep来查看要加载的模块, 看它是否还依赖于其他模块，如果是，modprobe 会首先找到这些模块, 把它们先加载到内核。

 

对比应用程序，内核模块具有以下不同:应用程序是从头(main)到尾执行任务，执行结束后从内存中消失。内核模块则是先在内核中注册自己以便服务于将来的某个请求，然后它的初始化函数结束，此时模块仍然存在于内核中，直到卸载函数被调用，模块才从内核中消失。

 

模块可选信息

1、许可证申明

宏MODULE_LICENSE用来告知内核, 该模块带有一个许可证,没有这样的说明,加载模块时内核会抱怨。有效的许可证有"GPL“、"GPLv2"、"GPL and additional rights"、"DualBSD/GPL"、"Dual MPL/GPL"和"Proprietary"

2、作者申明（可选）

MODULE_AUTHOR(“Simon Li");

3、模块描述（可选）

MODULE_DESCRIPTION("Hello World Module");

4、模块版本（可选）

MODULE_VERSION("V1.0");

5、模块别名（可选）

MODULE_ALIAS("a simple module");

6、模块参数

通过宏module_param指定模块参数,模块参数用于在加载模块时传递参数给模块。

module_param(name,type,perm)

l         name是模块参数的名称，type是这个参数的类型，

l         perm是模块参数的访问权限。

type常见值:

bool:布尔型int:整型charp:字符串型

perm 常见值：

S_IRUGO:任何用户都对/sys/module中出现的该参数具有读权限

S_IWUSR:允许root用户修改/sys/module中出现的该参数

 

实验 内核模块

● 实验目的:

通过本实验掌握内核模块的编写、编译、加载、卸载;Makefile的编写。

● 实验要求:

1.编写he|b woHd内核模块

2.编写MakeⅡ ℃,编译内核模块

3.安装,卸载该内核模块

实验步骤:

1、根据实验要求编写内核模块hello.c、Makefile (见上面代码)

特别强调Makefile 中KDlR指的是虚拟机所使用的Iinux系统内核源代码所在的路径

2、编译内核模块

#make

hello.ko为编译得到的内核模块

3、加载内核模块

#insmod hello.ko

注:注意观察输出打印语句

说明:在安装内核模块的时,内核模块初始化函数hello_init得到调用,应该打印输出语句”hello,world!;但并没有在终端上看到相应的信,这是因为printk输出权限不够,在图形化界面中pHnk权限要求KERN~EMERG,而初始化函数中printk语句权限为KERN_WARNING所有打印输出信息都会保存在文件/var/log/message中,大家可以通过该文件来查看输出信息。

 

5.查看内核模块

# lsmod

6.卸载内核模块

#rmmod heIlo

实例源码： 内核模块.rar   

/*

 * 模块参数

 * 模块加载时：insmod hello.ko name="LZY" age=20

 */

#include 

#include 

MODULE_LICENSE("GPL");

static char *name = "Lzy";

static int age = 21;

module_param(age, int, S_IRUGO);

module_param(name,charp,S_IRUGO);

 

static int __init hello_init(void)

{

    printk(KERN_EMERG "Name:%s\n",name);

    printk(KERN_EMERG "Age:%d\n",age);

    return 0;

}

static void __exit hello_exit(void)

{

    printk(KERN_EMERG"Module exit!\n");

}

module_init(hello_init);

module_exit(hello_exit);

 

内核符号导出

内核符号的导出使用：

EXPORT_SYMBOL(符号名)

EXPORT_SYMBOL_GPL(符号名)

其中EXPORT_SYMBOL_GPL只能用于包含GPL许可证的模块。

实例源码： 内核符号导出.rar   
 

内核打印

在中定义了8种记录级别。按照优先级递减的顺序分别是：

KERN_EMERG “<0>”

用于紧急消息,常常是那些崩溃前的消息。

KERN_ALERT “<1>”

需要立刻行动的消息。

KERN_CRIT “<2>”

严重情况。

KERN_ERR “<3>”

错误情况。

• KERN_WARNING “<4>”

有问题的警告

• KERN_NOTICE “<5>”

正常情况,但是仍然值得注意

• KERN_INFO “<6>”

信息型消息

• KERN_DEBUG “<7>”

用作调试消息

没有指定优先级的printk默认使用DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL优先级，它是一个在kernel/printk.c中定义的整数。

在2.6.29内核中#define DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL 4 /* KERN_WARNING */