Linux核心模組程式設計

linux核心模組程式設計的資料有些紛繁複雜，有的過於簡單，有的過於龐雜，我試圖用筆記的形式想讀者展示怎樣來程序linux模組程式設計，力圖做到簡明扼要，這篇文章也是作為本人備忘的資料，所以有些地方過於簡略是難免的。本來這篇文章的目的就是讓使用者知其然，至於所以然還是請參考相應的資料，其實最好的資料莫過於linux kernel source。

適用範圍：

首先這個module不同於microkernel的module，microkernel的module是乙個個的daemon程序，工作於使用者空間，linux的module只是乙個核心的目標**，核心通過執行執行時的連線，來把它整合到kernel中去，所以說linux的module機制並沒有改變linux核心為monolithic os本質，其module也是工作於核心模式，享有核心的所有特權。

至於為什麼要引入linux kernle module（一下簡稱lkm），我想至少有一下幾點：

lkm需要包含以下標頭檔案:

需要定義以下巨集:__kernel__, module

/*file:   hello.c*/
#ifndef __kernel__
#define __kernel__
#endif
#ifndef module
#define module
#endif
#include 
#include 
static int __init hello_init(void)
static void __exit hello_exit(void)
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

很簡答吧，不是嗎？這個lkm的功能其實也很簡單，就是當通過insmod載入它的時候，他列印hello, my lkm.通過rmmod解除安裝它的時候他列印bye, my lkm.乙個最基本的核心模組一般都包含有兩個函式，乙個是初始化函式(比如說這裡的hello_init),乙個是解除安裝函式(hello_exit), 當然也可以沒有任何函式，只是提供一些變數。但是初始化函式和解除安裝函式必須成對出現。並且init函式當操作成功時返回值大於等於零,當操作失敗時，返回非零。巨集module_init和module_exit用於註冊初始化函式和解除安裝函式。

乙個示例的makefile如下所示

obj-m:= hello.o 
kernelbuild:= /lib/modules/`uname -r`/build
default:
make -c $(kernelbuild) m=$(shell pwd) modules
clean:
rm -rf *.o .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions

如果這個目錄下面還有其它模組，只需要在hello.o後面新增就行了。

obj-m:= hello.o mod.o

在模組所在目錄執行make，等成功後就可以得到我們想要的模組(hello.ko)了。

如果乙個模組存在許多原始檔,比如:hello, 由hello1.c hello2.c共同連線而成，需要在makefile中加入如下行

hello-objs:= hello1.o hello2.o

linux為使用者提供了modutils，用來操縱模組。這個工具集主要包括:

insmod 安裝模組

rmmod 刪除模組

modprobe 比較高階的載入和刪除模組，可以解決模組之間的依賴性

lsmod 列出已經載入的模組和其資訊

modinfo 用於查詢模組的相關資訊，比如作者，版權...

試著用命令insmod hello.ko載入模組，rmmod刪除模組，看看有什麼事情發生了。你有可能看不見任何輸出，難道是有錯誤發生？no,執行命令tail /var/log/message呵呵，是不是看到了？

feb 19 00:07:35 gentux hello, my lkm.

feb 19 00:07:38 gentux bye, my lkm.

module_author("author");
module_description("the description");
module_license("gpl");
module_supported_device("dev"); // 裝置驅動程式所支援的裝置。

比較常用的free license有"gpl", "gpl v2", "gpl and additional rights", "dual bsd/gpl", "dual mpl/gpl"。

module_parm(var, type);
module_parm_desc(var, "the description of the var");

模組引數的型別（即module_parm中的type）有一下幾種：

這些引數最好有預設值，如果有些必要引數使用者沒有設定可以通過在module_init指定的init函式返回負值來拒絕模組的載入。 lkm還支援陣列型別的模組，如果在型別符號前加上數字n則表示最大程度為n的陣列，用「-」隔開的數字分別代表最小和最大的陣列長度。

示例：
module_parm(var, "4i"); // 最大長度為4的整形陣列
module_parm(var, "2-6i"); // 最小長度為2,最大長度為6的整形陣列

如何用insmod傳入引數，其實man一下就可以了，不過現在的man有些過於簡單，所以在此說明一下:

insmod variable=value[,value2...] ...

其中value可以用引號括起來，也可以不用。但是有一點「=」前後不能留有空格，並且value中也不能有空格。

和使用者空間的應用程式不同的是，引入乙個模組的目的常常是為了給核心提供一些routine，來完成特定的功能，很少有模組什麼符號都不匯出，為此linux為使用者提供了如下巨集：

export_symbol(var); // 輸出symbol var
export_symbol_gpl(var); // 輸出的symbol版權為gpl

有的時候兩個模組之間可能有依賴性，要載入的模組a，依賴於模組b，此時insmod是無能為力的，只能用modprobe來載入模組和其依賴的模組，否則只能手動乙個個載入。

modprobe通過讀取由depmod -a生成的/lib/modules/version/modules.dep來獲得其所依賴的模組列表（也有可能是乙個模組樹），然後呼叫insmod來乙個個按順序載入。

對於不需要export的全域性symbol最好用static進行修飾，限制其作用域為本檔案，以防汙染核心的命名空間。

對於由核心或其它模組export的一些symbol，最好用extern進行修飾，以示其不在本檔案。

在可能用到errno變數的場合，因為核心沒有export此symbol，只能有使用者自行定義，比如：int errno;

/*file:   hello.c*/
#ifndef __kernel__
#define __kernel__
#endif
#ifndef module
#define module
#endif
#include 
#include 
module_author("xiaosuo ");
module_license("gpl");
module_description("this module is a example.");
static int int_var = 0;
static const char *str_var = "default";
static int int_array[6];
module_parm(int_var, "i");
module_parm_desc(int_var, "a integer variable");
module_parm(str_var, "s");
module_parm_desc(str_var, "a string variable");
module_parm(int_array, "2-6i");
module_parm_desc(int_array, "a integer array");
static int __init hello_init(void)
return 0;
}static void __exit hello_exit(void)
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

the linux kernel module programming guide

linux 核心程式設計指南（第三版）

linux核心分析及程式設計

Linux核心模組程式設計

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linux 2 6 核心模組程式設計探索

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