linux 了解內(nèi)核模塊的原理 《Rice linux 學(xué)習(xí)開發(fā)》

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Linux內(nèi)核是整體性結(jié)構(gòu)，各個(gè)子系統(tǒng)緊密聯(lián)系，上接用戶控件，下接硬件，作為一個(gè)大程序在內(nèi)核控件運(yùn)行。

如果將所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)和內(nèi)核功能都集成在內(nèi)核中，則內(nèi)核會(huì)不斷的龐大，對(duì)我們的內(nèi)核裁剪也會(huì)帶來更大的挑戰(zhàn)，為了解決這個(gè)問題，Linux內(nèi)核引入內(nèi)核模塊機(jī)制，通過動(dòng)態(tài)加載內(nèi)核模塊，從而實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行過程中擴(kuò)展內(nèi)核的功能。

內(nèi)核模塊是什么？

1 內(nèi)核模塊是一種沒有經(jīng)過鏈接，不能獨(dú)立運(yùn)行的目標(biāo)文件，是在內(nèi)核空間中運(yùn)行的程序。經(jīng)過鏈接裝載到內(nèi)核里面成為內(nèi)核的一部分，可以訪問內(nèi)核的公用符號(hào)（函數(shù)和變量）。

2 內(nèi)核模塊可以讓操作系統(tǒng)內(nèi)核在需要時(shí)載入和執(zhí)行，在不需要時(shí)由操作系統(tǒng)卸載。它們擴(kuò)展了操作系統(tǒng)內(nèi)核的功能卻不需要重新啟動(dòng)系統(tǒng)。

3 如果沒有內(nèi)核模塊，我們不得不一次又一次重新編譯生成單內(nèi)核操作系統(tǒng)的內(nèi)核鏡像來加入新的功能。這還意味著一個(gè)臃腫的內(nèi)核。

模塊機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)：

1 減小內(nèi)核映像尺寸，增加系統(tǒng)靈活性；

2 節(jié)省開發(fā)時(shí)間；修改內(nèi)核，不必重新編譯整個(gè)內(nèi)核。

3 模塊的目標(biāo)代碼一旦被鏈入內(nèi)核，作用和靜態(tài)鏈接的內(nèi)核目標(biāo)代碼完全等價(jià)。

模塊機(jī)制的缺點(diǎn)：

1 對(duì)系統(tǒng)性能有一定損失；

2 使用不當(dāng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰；

接下來通過介紹一下內(nèi)核模塊的實(shí)現(xiàn):

首先先附上模塊的代碼（hello_world.c）

1 #include

2 #include

3 #include

4

5 static int hello_init(void)

6 {

7 printk("hello world module! ");

8 return 0;

9 }

10

11 static void hello_exit(void)

12 {

13 printk("good bye module! ");

14 }

15

16 module_init(hello_init);

17 module_exit(hello_exit);

18

19 MODULE_LICENSE("GPL");

內(nèi)核模塊至少包含兩個(gè)函數(shù)：

入口函數(shù)->初始化函數(shù)（xxx_init()）：模塊加載時(shí)，被調(diào)用

出口函數(shù)->卸載函數(shù)（xxx_exit()）：模塊卸載時(shí)，被調(diào)用

模塊的入口函數(shù)名和出口函數(shù)名可以任意命名，通過宏module_init()申明入口函數(shù)，通過宏module_exit()申明出口函數(shù)。模塊需要包含頭文件：#include

內(nèi)核模塊證書：2.4內(nèi)核后，引入識(shí)別代碼是否在GPL許可下發(fā)布的機(jī)制 。在使用非公開的源代碼產(chǎn)品時(shí)會(huì)得到警告。通過宏MODULE_LICENSE(“GPL”)，設(shè)置模塊遵守GPL證書，取消警告信息。

內(nèi)核模塊的構(gòu)建：

管理模塊源碼方法： ① 模塊源碼加入到內(nèi)核源碼樹中。② 模塊源碼飯仔內(nèi)核源碼樹之外。

注：本文介紹的是放在內(nèi)核源碼樹外編譯。

接下來是Makefile的實(shí)現(xiàn)：

首先附上Makefile的源碼

1 KERNEL_DIR = /home/FAN/linux-kernel

2

3 all:

4 make -C $(KERNEL_DIR) M=`pwd` modules

5 clean:

6 make -C $(KERNEL_DIR) M=`pwd` modules clean

7 rm -rf modules.order Module.symvers

8

9 obj-m += hello_world.o

其中：

1、KERNEL_DIR：參數(shù)，賦值內(nèi)核的位置，例如我的內(nèi)核源碼的路徑：/home/fan/linux-kernrl

2、當(dāng)終端執(zhí)行make時(shí)，會(huì)運(yùn)行make -C $(KERNEL_DIR) M=`pwd` modules，其中M=`pwd`指向是模塊所在的路徑。

3、當(dāng)終端執(zhí)行make clean時(shí)，會(huì)運(yùn)行下面兩條命令，將編譯生成的文件刪除

make -C $(KERNEL_DIR) M=`pwd` modules clean

rm -rf modules.order Module.symvers

4、obj-m += hello_world.o：其中 –m 表示將hello_world.c編譯成模塊

–y 表示將hello_world.c編譯進(jìn)內(nèi)核鏡像中

編譯生成文件：

在終端運(yùn)行make，則會(huì)生成hello_world.ko文件.

將hello_world.ko發(fā)送到板子上，然后在板子上運(yùn)行insmod hello_world.ko， 會(huì)調(diào)用hello_init()函數(shù)運(yùn)行rmmod hello_world.ko，會(huì)調(diào)用hello_exit()函數(shù)

下圖為運(yùn)行結(jié)果：

本文作者：飯仔DIY，工作之余喜歡電子DIY，開源分享是我寫文章的動(dòng)力，互相學(xué)習(xí)才能讓自己不斷強(qiáng)大。

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