Linux内核模块开发

一、内核模块基础
1.1 什么是内核模块
Linux内核的整体结构非常庞大，其包含的组件也非常多，如何使用这些组件呢,
方法1：把所有的组件都编
方法1：把所有的组件都编译进内核文件，即：zImage或bzImage，但这样会导致一个问题：占用内存过多.
有没有一种机制能让内核文件本身并不包含某组件，而是在该组件需要被使用的时候，动态地添加到正在运行的内核中呢？
1.2 内核模块特点
①模块本身并不被编译进内核文件(zImage或者bzImage)
②可以更具需求，在内核运行期间动态的安装或卸载。
1.3 内核安装与卸载
安装 insmod 
例：insmod /hoem/dnw_usb.ko
卸载rmmod 
例：rmmod dnw_usb
查看 lsmod
例：lsmod
二、内核模块设计
2.1 内核的三要素：
头文件：linux/init.h linux/module.h
insmod，运行模块入口：module_init();
rmmod，运行模块退出:module_exit();
2.2 内核的思维导图

2.3 内核的helloworld编写

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
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);

printk日志级别一共有8个级别，printk的日志级别定义如下（在include/linux/kernel.h中）：

#define KERN_EMERG 0/*紧急事件消息，系统崩溃之前提示，表示系统不可用*/

#define KERN_ALERT 1/*报告消息，表示必须立即采取措施*/

#define KERN_CRIT 2/*临界条件，通常涉及严重的硬件或软件操作失败*/

#define KERN_ERR 3/*错误条件，驱动程序常用KERN_ERR来报告硬件的错误*/

#define KERN_WARNING 4/*警告条件，对可能出现问题的情况进行警告*/

#define KERN_NOTICE 5/*正常但又重要的条件，用于提醒*/

#define KERN_INFO 6/*提示信息，如驱动程序启动时，打印硬件信息*/

#define KERN_DEBUG 7/*调试级别的消息*/
2.4 内核Makefile编写
Makefile

obj-m := helloworld.o                              //默认使用obj-m的形式
#hello-objs := file1.o file2.o file3.o             //这个可以分模块的方式

KDIR := /home/doctmp/part4/linux-tq2440            //设置tq2440的内核目录

all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules CROSS_COMPILE=arm-linux- ARCH=arm    //-C 表明使用的内核目录  M表示需要编译的目录（PWD大写！） modules：make modules (编译内核）后面用交叉工具链

clean:
    rm -f *.o *.ko *.order *.symvers *.mod.c            //设置清除指令

三、内核模块可选信息
3.1 模块申明
1、MODULE_LICENSE（”遵守的协议”）

申明该模块遵守的许可证协议，如：“GPL“、”GPL v2“等

2、MODULE_AUTHOR(“作者”)

申明模块的作者

3、MODULE_DESCRIPTION(“模块的功能描述")

申明模块的功能

4、MODULE_VERSION("V1.0")

申明模块的版本

3.2 模块参数

在应用程序中int main(int argc, char** argv)，argc表示命令行输入的参数个数,argv中保存输入的参数。
同理：

同理：通过宏module_param指定保存模块参数的变量。模块参数用于在加载模块时传递参数给模块。

module_param(name,type,perm);

name:变量的名称

type:变量类型，bool:布尔型 int:整型 charp:字符串型

perm是访问权限。 S_IRUGO:读权限 S_IWUSR:写权限

例:nt a = 3;

char *st;

module_param(a,int, S_IRUGO)；

module_param(st,charp, S_IRUGO)；

3.3 符号输出

内核符号的导出使用宏

EXPORT_SYMBOL(符号名)

EXPORT_SYMBOL_GPL(符号名)

说明：其中EXPORT_SYMBOL_GPL只能用于包含GPL许可证的模块。

再写一个add.c,修改helloworld调用add()函数。

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

MODULE_LICENSE("GPL");

int add(int a, int b)
{
    return a+b;
}

static int add_init(void)
{
    return 0;
}

static void add_exit(void)
{
    printk(KERN_WARNING"add_exit");
}

EXPORT_SYMBOL(add);

module_init(add_init);
module_exit(add_exit);

如果不加EXPORT_SYMBOL的话，会出现以下错误：

# insmod add.ko
# insmod helloworld.ko
helloworld: Unknown symbol add
insmod: cannot insert 'helloworld.ko': unknown symbol in module or invalid parameter

尽管加上extern表示外部引用，最后依然不能完成加载，哪怕顺序一致。加上export_symbol后就能让helloworld使用了。