Linux驱动基础02-第一个内核模块

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实验代码讲解

代码框架

Linux 内核模块的代码框架通常由模块加载、模块卸载函数、模块许可证证明，如上三者为必须，还由模块参数、模块导出符号和模块的其他相关信息组成。

上面hello module程序通过 module_init 宏定义在内核注册模块加载函数，module_exit 宏定义在内核注册内核卸载函数，MODULE_LICENSE 声明模块遵循的许可证。还通过<linux/module.h>提供的其他宏定义添加模块其他相关信息（作者、描述和别名）。

头文件

编写内核所需的头文件处于Linux源码中include的文件夹。

#include <linux/module.h>： 包含了内核加载module_init()/卸载module_exit()函数和内核模块信息相关函数的声明。

#include <linux/init.h>： 包含一些内核模块相关节区的宏定义

#include <linux/kernel.h>： 包含内核提供的各种函数，如printk（内核模块不能依赖与C库函数，因此不能用 printf 函数，需要使用单独的打印输出函数printk。）

模块加载/卸载函数

module_init

返回值：

0：表示模块初始化成功，并会在/sys/module下新建一个以模块名为名的目录，如下图中的红框处

非0： 表示模块初始化失败

__init 用于修饰原函数，__initdata 用于修饰变量，带有__init的修饰符，表示将该函数放到可执行文件的__init节区中，该节区的内容只能用于模块的初始化阶段，初始化阶段执行完毕之后，这部分的内容就会被释放掉。

宏定义module_init用于通知内核初始化模块的时候，要使用哪个函数进行初始化。它会将函数地址加入到相应的节区section中，这样的话，开机的时候就可以自动加载模块了。

module_exit

与函数func_init区别在于，该函数的返回值是void类型，且修饰符也不一样，这里使用的使用__exit，表示将该函数放在可执行文件的__exit节区，当执行完模块卸载阶段之后，就会自动释放该区域的空间。

类比于模块加载函数，__exit用于修饰函数，__exitdata用于修饰变量。宏定义module_exit用于告诉内核，当卸载模块时，需要调用哪个函数。

printk

printf：glibc实现的打印函数，工作于用户空间

printk：内核模块无法使用glibc库函数，内核自身实现的一个类printf函数，但是需要指定打印等级。

#define KERN_EMERG “<0>” 通常是系统崩溃前的信息
#define KERN_ALERT “<1>” 需要立即处理的消息
#define KERN_CRIT “<2>” 严重情况
#define KERN_ERR “<3>” 错误情况
#define KERN_WARNING “<4>” 有问题的情况
#define KERN_NOTICE “<5>” 注意信息
#define KERN_INFO “<6>” 普通消息
#define KERN_DEBUG “<7>” 调试信息

查看当前系统printk打印等级：cat /proc/sys/kernel/printk，从左到右依次对应当前控制台日志级别、默认消息日志级别、最小的控制台级别、默认控制台日志级别。

打印内核所有打印信息：dmesg，注意内核log缓冲区大小有限制，缓冲区数据可能被覆盖掉。

许可证

内核模块许可证有 “GPL”，“GPL v2”，“GPL and additional rights”，“Dual SD/GPL”，“Dual MPL/GPL”，“Proprietary”

模块加载卸载时机

模块加载

开机时自动加载：

某些模块可能配置为在系统启动时自动加载。这通常在系统的启动脚本或配置文件中指定。

例如，Linux 中可以通过 /etc/modules 文件或其他启动配置来实现。

手动加载：

系统管理员或用户可以在需要时手动加载模块，通常使用命令行工具（例如 Linux 中的 modprobe 或 insmod）。

设备驱动请求：

当一个设备被连接到系统时，系统可能会自动加载相应的驱动模块。

模块卸载

手动卸载：

模块可以通过命令行工具手动卸载（例如 Linux 中的 rmmod 或 modprobe -r）。

依赖关系：

如果一个模块没有被其他模块或进程依赖，则可以被卸载。

系统关闭：

在系统关闭时，某些模块可能会被自动卸载。

实验准备

获取内核模块源码，将配套代码 linux_driver/module/hellomodule 解压到内核代码同级目录。

第1行：该Makefile定义了变量KERNEL_DIR，来保存内核源码的目录。

第3-5行：指定了工具链并导出环境变量

第6行：变量obj-m保存着需要编译成模块的目标文件名。

第8行：’$(MAKE)modules’实际上是执行Linux顶层Makefile的伪目标modules。通过选项’-C’，可以让make工具跳转到源码目录下读取顶层Makefile。’M=$(CURDIR)’表明返回到当前目录，读取并执行当前目录的Makefile，开始编译内核模块。CURDIR是make的内嵌变量，自动设置为当前目录。