linux模块编写

1、linux模块化机制简介

      模块化的优点： linux内核是单内核结构，因为全部内容都集成在一块儿，效率很高，但可扩展性和可维护性相对较差，模块机制弥补这一缺陷。

      Linux模块能够经过静态或动态的方法加载到内核空间，静态加载是指在内核启动过程当中加载；动态加载是指在内核运行的过程当中随时加载。一个模块被加载到内核中时，就成为内核代码的一部分。模块加载入系统时，系统修改内核中的符号表，将新加载的模块提供的资源和符号添加到内核符号表中，以便模块间的通讯。

     从代码的特征上来看，模块就是能够完成一个独立功能的一组函数的集合，但以特殊的方法来编译，从而使之能够在须要时随时安装，在不须要时随时卸载。它们扩展了操做系统内核功能却不须要从新编译内核、启动系统。

     

      Linux 内核模块主要由如下几个部分组成： 

      模块加载函数（必须）：当经过insmod命令加载内核模块时，模块的加载函数会自动被内核执行，完成本模块相关初始化工做；
      模块卸载函数（必须）：当经过rmmod命令卸载模块时，模块的卸载函数会自动被内核执行，完成与模块加载函数相反的功能；
      模块许可证声明（必须）：模块许可证（LICENCE）声明描述内核模块的许可权限，若是不声明LICENCE,模块被加载时将收到内核被污染的警告。大多数        

      模块参数（可选）：模块参数是模块被加载的时候能够被传递给他的值，它自己对应模块内部的全局变量；

      模块导出符号（可选）：内核模块能够导出符号(symbol,对应于函数或变量)，这样其余模块可使用本模块中的变量或函数；
      模块做者等信息声明（可选）。

2、模块的内核描述

      每个内核模块在内核中都对应一个数据结构module，全部的模块经过一个链表维护

      在线查看内核源码：https://elixir.bootlin.com

     

v2.6.28内核
include/linux/module.h

struct module { enum module_state state; //模块状态,枚举类型的变量，可取的值为MODULE_STATE_LIVE、MODULE_STATE_COMING、MODULE_STATE_GOING，分为当前正常使用中（存活状态）、模块当前正在被加载和模块当前正在被卸载三种状态。 /* Member of list of modules */
    struct list_head list; //全部的模块构成双链表，包头为全局变量modules /* Unique handle for this module */
    char name[MODULE_NAME_LEN]; //模块名称，通常不包含.ko /* Sysfs stuff. */
    struct module_kobject mkobj; struct module_attribute *modinfo_attrs; const char *version; const char *srcversion; struct kobject *holders_dir; /* Exported symbols */
    const struct kernel_symbol *syms; const unsigned long *crcs; unsigned int num_syms; /* GPL-only exported symbols. */ unsigned int num_gpl_syms; const struct kernel_symbol *gpl_syms; const unsigned long *gpl_crcs; #ifdef CONFIG_UNUSED_SYMBOLS /* unused exported symbols. */
    const struct kernel_symbol *unused_syms; const unsigned long *unused_crcs; unsigned int num_unused_syms; /* GPL-only, unused exported symbols. */ unsigned int num_unused_gpl_syms; const struct kernel_symbol *unused_gpl_syms; const unsigned long *unused_gpl_crcs; #endif

    /* symbols that will be GPL-only in the near future. */
    const struct kernel_symbol *gpl_future_syms; const unsigned long *gpl_future_crcs; unsigned int num_gpl_future_syms; /* Exception table */ unsigned int num_exentries; struct exception_table_entry *extable; /* Startup function. */
    int (*init)(void); //模块初始化函数指针 /* If this is non-NULL, vfree after init() returns */
    void *module_init; //若是该函数不为空，则init结束后就能够调用进行适当释放 /* Here is the actual code + data, vfree'd on unload. */
    void *module_core; /* Here are the sizes of the init and core sections */ unsigned int init_size, core_size; /* The size of the executable code in each section. */ unsigned int init_text_size, core_text_size; /* The handle returned from unwind_add_table. */
    void *unwind_info; /* Arch-specific module values */
    struct mod_arch_specific arch; unsigned int taints;    /* same bits as kernel:tainted */ #ifdef CONFIG_GENERIC_BUG /* Support for BUG */ unsigned num_bugs; struct list_head bug_list; struct bug_entry *bug_table; #endif #ifdef CONFIG_KALLSYMS /* We keep the symbol and string tables for kallsyms. */ Elf_Sym *symtab; unsigned int num_symtab; char *strtab; /* Section attributes */
    struct module_sect_attrs *sect_attrs; /* Notes attributes */
    struct module_notes_attrs *notes_attrs; #endif

    /* Per-cpu data. */
    void *percpu; /* The command line arguments (may be mangled). People like keeping pointers to this stuff */
    char *args; #ifdef CONFIG_MARKERS struct marker *markers; unsigned int num_markers; #endif #ifdef CONFIG_TRACEPOINTS struct tracepoint *tracepoints; unsigned int num_tracepoints; #endif #ifdef CONFIG_MODULE_UNLOAD /* What modules depend on me? */
    struct list_head modules_which_use_me; /* Who is waiting for us to be unloaded */
    struct task_struct *waiter; /* Destruction function. */
    void (*exit)(void); /* Reference counts */
    struct module_ref ref[NR_CPUS]; #endif };

 

3、实验

     hello模块

      ubuntu 请安装源代码 

sudo apt-get install linux-source

 

     centos安装

yum install kernel*

     hello.c

    

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

static int __init init_hello(void) { printk(KERN_ALERT "my first module test,output \"hello!\"\n"); return 0; } static void __exit exit_hello(void) { printk(KERN_DEBUG "bye bye test module!\n"); } module_init(init_hello); module_exit(exit_hello); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("xiaoan"); MODULE_VERSION("v0.1"); MODULE_DESCRIPTION("TEST FOR MODULE");

Makefile

  

obj-m := hello.o KERNELBUILD :=/lib/modules/$(shell uname -r)/build default: make -C $(KERNELBUILD) M=$(shell pwd) modules

 

执行make 便可

验证：

    

$ inmod ./hello.ko$ dmesg...  [ 2502.490509] my first module test,output "hello!"$ rmmod heelo.ko$ dmesg...   [ 2568.969806] bye bye test module!