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2013-01-22 09:44:01

原文地址:struct module 作者:finger_lake

结构体struct module在内核中代表一个内核模块,通过insmod(实际执行init_module系统调用)把自己编写的内核模块插入内核时,模块便与一个 struct module结构体相关联,并成为内核的一部分。下面是结构体struct module的完整定义,接下来会逐个解释:

    struct module
    {
        enum module_state state;
        struct list_head list;
        char name[MODULE_NAME_LEN];

        struct module_kobject mkobj;
        struct module_param_attrs *param_attrs;
        const char *version;
        const char *srcversion;

        const struct kernel_symbol *syms;
        unsigned int num_syms;
        const unsigned long *crcs;

        const struct kernel_symbol *gpl_syms;
        unsigned int num_gpl_syms;
        const unsigned long *gpl_crcs;

        unsigned int num_exentries;
        const struct exception_table_entry *extable;

        int (*init)(void);
        void *module_init;
        void *module_core;
        unsigned long init_size, core_size;
        unsigned long init_text_size, core_text_size;
        struct mod_arch_specific arch;
        int unsafe;
        int license_gplok;

#ifdef CONFIG_MODULE_UNLOAD
        struct module_ref ref[NR_CPUS];
        struct list_head modules_which_use_me;
        struct task_struct *waiter;
        void (*exit)(void);
#endif

#ifdef CONFIG_KALLSYMS
        Elf_Sym *symtab;
        unsigned long num_symtab;
        char *strtab;
        struct module_sect_attrs *sect_attrs;
#endif
        void *percpu;
        char *args;
    };
    我们插入一个内核模块,一般会使用工具insmod,该工具实际上调用了系统调用init_module,在该系统调用函数中,首先调用 load_module,把用户空间传入的整个内核模块文件创建成一个内核模块,返回一个struct module结构体。内核中便以这个结构体代表这个内核模块。
    state是模块当前的状态。它是一个枚举型变量,可取的值 为:MODULE_STATE_LIVE,MODULE_STATE_COMING,MODULE_STATE_GOING。分别表示模块当前正常使用中 (存活状态),模块当前正在被加载,模块当前正在被卸载。load_module函数中完成模块的部分创建工作后,把状态置为 MODULE_STATE_COMING,sys_init_module函数中完成模块的全部初始化工作后(包括把模块加入全局的模块列表,调用模块本 身的初始化函数),把模块状态置为MODULE_STATE_LIVE,最后,使用rmmod工具卸载模块时,会调用系统调用 delete_module,会把模块的状态置为MODULE_STATE_GOING。这是模块内部维护的一个状态。
    list是作为一个列表的成员,所有的内核模块都被维护在一个全局链表中,链表头是一个全局变量struct module *modules。任何一个新创建的模块,都会被加入到这个链表的头部,通过modules->next即可引用到。
    name是模块的名字,一般会拿模块文件的文件名作为模块名。它是这个模块的一个标识。
    另外,还要介绍一下宏THIS_MODULE,它的定义如下是#define THIS_MODULE (&__this_module),__this_module是一个struct module变量,代表当前模块,跟current有几分相似。可以通过THIS_MODULE宏来引用模块的struct module结构,试试下面的模块:
    #include

    MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

    static int hello_init(void)
    {
        unsigned int cpu = get_cpu();
        struct module *mod;
        printk(KERN_ALERT "this module: %p==%p/n", &__this_module, THIS_MODULE );
        printk(KERN_ALERT "module state: %d/n", THIS_MODULE->state );
        printk(KERN_ALERT "module name: %s/n", THIS_MODULE->name );
        list_for_each_entry(mod, *(&THIS_MODULE->list.prev), list )
                printk(KERN_ALERT "module name: %s/n", mod->name );
        return 0;
    }

    static void hello_exit(void)
    {
        printk(KERN_ALERT "module state: %d/n", THIS_MODULE->state );
    }

    module_init(hello_init);
    module_exit(hello_exit);

接下来介绍struct module结构体的成员struct module_kobject mkobj,该成员是一个结构体类型,结构体的定义如下:
        struct module_kobject{
            struct kobject kobj;
            struct module *mod;
        };
    mod指向包容它的struct module成员,kobj是一个struct kobjecy结构体,kobject是组成设备模型的基本结构。设备模型是在2.6内核中出现的新的概念,因为随着拓扑结构越来越复杂,以及要支持诸如 电源管理等新特性的要求,向新版本的内核明确提出了这样的要求:需要有一个对系统的一般性抽象描述。设备模型提供了这样的抽象。
    设备模型是一个较为复杂的概念,首先来理解kobject。kobject最初只是被理解为一个简单的引用计数,但现在也有了很多成员,它所能处理的任务 以及它所支持的代码包括:对象的引用计数;sysfs表述;结构关联;热插拔事件处理。下面是kobject结构的定义:
        struct kobject {
            const char      *k_name;
            char            name[KOBJ_NAME_LEN];
            struct kref     kref;
            struct list_head    entry;
            struct kobject      *parent;
            struct kset         *kset;
            struct kobj_type    *ktype;
            struct dentry       *dentry;
        };
    k_name和name都是该内核对象的名称,在内核模块的内嵌kobject中,名称即为内核模块的名称。
    kref是该kobject的引用计数,新创建的kobject被加入到kset时(调用kobject_init),引用计数被加1,然后kobject跟它的parent建立关联时,引用计数被加1,所以一个新创建的kobject,其引用计数总是为2。
    entry是作为链表的节点,所有同一子系统下的所有相同类型的kobject被链接成一个链表组织在一起,成员kset就是嵌入相同类型结构的kobject集合。下面是struct kset结构体的定义:
    struct kset {
        struct subsystem    *subsys;
        struct kobj_type    *ktype;
        struct list_head    list;
        spinlock_t          list_lock;
        struct kobject      kobj;
        struct kset_uevent_ops  * uevent_ops;
    };
    成员list就是kobject集合的链表。subsys表示子系统,所有的内核模块都属于module子系统,具体的sysfs下的表现形式是所有的module都在/sys/module目录下有一个子目录。
    parent指向该kobject所属分层结构中的上一层节点,所有内核模块的parent是module。
    ktype则是模块的属性,这些属性都会在kobject的sysfs目录中显示。
    dentry则是文件系统相关的一个节点,这里不作介绍。
    最后还要介绍的是关于子系统,每一个子系统在/sys/文件系统中对应一个顶层目录,内核模块子系统对应的目录是module,在内核中用全局变量module_subsys表示。
    试试下面的代码:
    #include

    MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

    static int hello2_init(void)
    {
        struct kobject *kobj;
        struct kset* top_kset = THIS_MODULE->mkobj.kobj.kset;
        printk(KERN_ALERT "top_kset: %p/n", top_kset);
        list_for_each_entry(kobj, &(top_kset->list), entry )
                printk(KERN_ALERT "kobj name: %s, parent: %p, %s/n",
                                kobj->k_name, kobj->parent, kobj->parent->k_name );
        printk(KERN_ALERT "this kobject name: %s, %s/n",
                            THIS_MODULE->mkobj.kobj.k_name, THIS_MODULE->mkobj.kobj.name );
        printk(KERN_ALERT "this kobject ref: %d/n",
                            atomic_read(&THIS_MODULE->mkobj.kobj.kref.refcount) );
        return 0;
    }

static void hello2_exit(void)
{
    printk(KERN_ALERT "module state: %d/n", THIS_MODULE->state );
}

module_init(hello2_init);
module_exit(hello2_exit);

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