编译内核模块

 

编译内核模块的方法与编译一般应用程序的方法略有不同. 我们会发现在内核源码树的层层目录中, 都存在有Makefile. 即这些Makefile是分层次组织的. 以往的内核版本中, 编译模块比较麻烦, 需要我们对这些Makefile做出许多更改. 2.6的内核采用了"kbuild"编译系统, 简化了这些问题. 关于kbuild, 可参考内核源码树中的 /Documentation/kbuild/modules.txt.

编译之前, 肯定是需要源文件的. 这些源文件可以放在内核源码树中, 也可以放在内核源码树之外的任何地方. 根据源文件存在的目录, 存在两种编译方法: 在源码树之中和在源码树之外.

在源码树中编译模块

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官方内核模块的源代码都是按模块(驱动)类型组织的, 我们到内核源码树的drivers目录可以看到char, usb, block之类的子目录. 那么我们在内核源码树中添加文件时, 最好也遵循这些分类. 分类的规则自己灵活把握.

下面以前面的"hello, world"这个简单的模块为例, 来看看如何在内核源码树中编译模块. 

1, 不新建子目录
(1) 先在内核源码树中的drivers目录编辑一个c源程序, 名为hello.c.
(2) 修改drivers目录的Makefile文件, 添加: obj-m += hello.o
(3) 重新编译内核(回到源码树根目录, 运行 $ sudo make). 

这样, 在drivers目录多出了这样几个文件: hello.mod.c, hello.mod.o, hello.o, hello.ko. hello.ko就是编译出来的模块了.

2, 新建子目录
如果源文件比较多, 可以在drivers目录中新建子目录. 还是以hello, world为例:
(1) 在内核源码树的drivers目录中新建一个hello子目录, 并将hello.c放在hello目录中.
(2) 修改drivers目录的Makefile文件, 添加: obj-m += hello/
(3) 在hello目录中新建一个Makefile文件, 内容为: obj-m += hello.o
(4) 重新编译内核(回到源码树根目录, 运行 $ sudo make). 

这样, 新生成的模块文件就位于hello目录中.

若在内核源码树中编译模块, 如果不新建子目录, 那么只需修改当前目录的Makefile, 否则应该在当前新建的子目录中新建Makefile指定编译选项, 并修改上层目录的Makefile以让kbuild能够进入新建的子目录.

在源码树之外编译模块

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还是以上面的hello, world为例. 在当前目录有个hello.c:

(1)首先在模块代码所在的目录新建一个Makefile, 内容为: 
obj-m := hello.o
(2)这样调用make命令:
$ sudo make -C /usr/local/src/kernel/linux-2.6.16.20 SUBDIRS=$PWD modules
这里/usr/local/src/kernel/linux-2.6.16.20是内核源码树所在的目录.

-C表示要求make先切换到-C指定的目录. SUBDIRS(也可以用M代替SUBDIRS)使make在编译模块之前回到当前目录.

整个编译过程实际上是执行-C指定的内核源码树的Makefile, 并通过SUBDIR指定你要编译的内核源文件的目录.

简化命令行输入
每次调用make的时候输入这些参数比较比较麻烦, 可以这样来改写Makefile以简化:

obj-m += hello.o

all:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

这样, 只需在当前目录调用 $ sudo make 就可以完成上面的工作. 调用 $ sudo make clean 将删除所有新生成的文件.

上面的Makefile是这样确定内核源码树所在的目录的: 我们先到/lib/modules目录, 会看到一些以内核版本为名的目录, 目录中有一个build文件, 它是一个符号连接, 指向内核源码树. 那么如何确定进入哪个内核版本的目录呢? 这就可以通过 $ uname -r 来确定, 它指出了当前运行内核的版本.

还可以进一步简化这个Makefile:
obj-m := hello.o

KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)

default: 
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean: 
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean

这样不用在Makefile中一次又一次地指定内核代码树的目录.

上面的例子中只讨论了所有的代码在一个文件中的情况. 若代码分布在多个源文件中,  比如file1.c, file2.c, 生成hello.ko. 应该这样写Makefile:
obj-m :=  hello.o
hello-objs := file1.o file2.o
注意, 虽然我们的目的是生成.ko文件, 但在Makefile中写为.o!