内核编程之Hello World

以下是内核模块的编译：

linux内核是一个整体是结构。因此向内核添加任何东西.或者删除某些功能，都十分困难。为了解决这个问题。引入了内核机制.从而可以动态的想内核中添加或者删除模块。模块不被编译在内核中,因而可以控制了内核的大小。然而模块一旦被插入内核，它就和内核其它部分一样。

Linux® 可加载内核模块（从内核的 1.2 版本开始引入）是 Linux 内核的最重要创新之一。它们提供了可伸缩的、动态的内核。探索隐藏在可加载模块后面的原理，并学习这些独立的对象如何动态地转换成 Linux 内核的一部分。

单内核（monolithic kernel），即操作系统的大部分功能都被称为内核，并在特权模式下运行。它与微型内核不同，后者只把基本的功能（进程间通信 [IPC]、调度、基本的输入/输出 [I/O] 和内存管理）当作内核运行，而把其他功能（驱动程序、网络堆栈和文件系统）排除在特权空间之外。因此，您可能认为 Linux 是一个完全静态的内核，但事实恰恰相反。通过 Linux 内核模块（LKM）可以在运行时动态地更改 Linux。

LKM 与直接编译到内核或典型程序的元素有根本区别。典型的程序有一个 main 函数，其中 LKM 包含一个入口函数和退出函数（在 2.6 版本，您可以任意命名这些函数）。当向内核插入模块时，调用入口函数，从内核删除模块时则调用退出函数。因为入口函数和出口函数是用户定义的，所以存在 module_init 和 module_exit 宏，用于定义这些函数属于哪种函数。LKM 还包含一组必要的宏和一组可选的宏，用于定义模块的许可证、模块的作者、模块的描述等等。

LKM 只不过是一个特殊的可执行可链接格式（Executable and Linkable Format，ELF）对象文件。通常，必须链接对象文件才能在可执行文件中解析它们的符号和结果。由于必须将 LKM 加载到内核后 LKM 才能解析符号，所以 LKM 仍然是一个 ELF 对象。您可以在 LKM 上使用标准对象工具（在 2.6 版本中，内核对象带有后缀 .ko,）。例如，如果在 LKM 上使用 objdump 实用工具，您将发现一些熟悉的区段（section），比如 .text（说明）、.data（已初始化数据）和 .bss（块开始符号或未初始化数据）

下面 提供了一个非常简单的 LKM 程序。

以一个非常简单的程序hello.c为例：

/*hello.c*/

#include

#include

MODULE_LICENSE(“GPL”); //General Public License

static int hello_init(void)

{

printk(KERN_ALERT “Hello, world!\n”);

return 0;

}

static void hello_exit(void)

{

printk(KERN_ALERT”Goodbye world!\n”);

}

module_init(hello_init);

module_exit(hello_exit);

程序说明：

（1）第一行的头文件包含了内核模块初始化和退出时处理的宏。第二行应用的头文件包含了内核模块相关的数据结构。

（2）第三行是用于定义模块的许可证。这里还可以定义模块的作者、模块的描述等等。

（3）第四行到第八行是这个模块初始化函数。

（4）第九行到第十二行是退出函数。

（5）第十三行模块入口函数module_init对模块初始化函数的调用。在内核模块执行时是不直接认模块初始化函数的，初始化函数需要模块入口函数module_init的引见。

（6）第十四行是模块出口函数module_exit对模块退出处理函数的调用。实现在退出时释放进入时申请的空间和不用指针。

Makefile文件的内容为:

obj-m := hello.o

KERNELDIR := /usr/src/kernels/linux-2.6.24/

all:

make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

clean:

rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions

其中,hello.c和Makefile文件应该位于同一个目录下,,本文的两个文件都位于//home/helight/linux/linux-test/khello

编译和装载模块:

在文件所处的目录下,执行:

helight@helight-desktop:~/linux/linux-test/khello$ make

make -C /usr/src/linux-2.6.24/ M=/home/helight/linux/linux-test/khello modules

make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-2.6.24′

CC [M] /home/helight/linux/linux-test/khello/hello.o

Building modules, stage 2.

MODPOST 1 modules

CC /home/helight/linux/linux-test/khello/hello.mod.o

LD [M] /home/helight/linux/linux-test/khello/hello.ko

make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-2.6.24′

helight@helight-desktop:~/linux/linux-test/khello$ ls

hello.c hello.ko hello.mod.c hello.mod.o hello.o Makefile Module.symvers

helight@helight-desktop:~/linux/linux-test/khello$

插入使用模块

helight@helight-desktop:~/linux/linux-test/khello$ sudo insmod hello.ko

helight@helight-desktop:~/linux/linux-test/khello$ lsmod |grep hello

hello 2688 0

helight@helight-desktop:~/linux/linux-test/khello$ sudo rmmod hello

helight@helight-desktop:~/linux/linux-test/khello$ dmesg

….

helight@helight-desktop:~/linux/linux-test/khello$Hello, world!

helight@helight-desktop:~/linux/linux-test/khello$Goodbye world!

helight@helight-desktop:~/linux/linux-test/khello$