Linux驱动加载实例

记住两个有用的东西

1printk

对于做嵌入式或者熟悉linux内核的人来说，对printk这个函数一定不会感到陌生。printk相当于printf的孪生姐妹，她们一个运行在用户态，另一个则在内核态被人们所熟知。

　　printk是在内核中运行的向控制台输出显示的函数，Linux内核首先在内核空间分配一个静态缓冲区，作为显示用的空间，然后调用sprintf，格式化显示字符串，最后调用tty_write向终端进行信息的显示。

　　printk与printf的差异，是什么导致一个运行在内核态而另一个运行用户态？其实这两个函数的几乎是相同的，出现这种差异是因为tty_write函数需要使用fs指向的被显示的字符串，而fs是专门用于存放用户态段选择符的，因此，在内核态时，为了配合tty_write函数，printk会把fs修改为内核态数据段选择符ds中的值，这样才能正确指向内核的数据缓冲区，当然这个操作会先对fs进行压栈保存，调用tty_write完毕后再出栈恢复。总结说来，printk与printf的差异是由fs造成的，所以差异也是围绕对fs的处理。

编辑本段原型　　【原型】

　　int printk(const char * fmt,…);

　　【示例】

　　与大多数展示printf的功能一样，我们也用一个helloworld的程序来演示printk的输出：

　　编写一个内核模块：

　　#include<linux/kernel.h>

　　#include<linux/module.h>

　　#if CONFIG_MODVERSIONS==1

　　#define MODVERSIONS

　　#include<linux/modversions.h>

　　#endif

　　MODULE_LICENSE("GPL");

　　int init_module()

　　{

　　printk("hello.word-this is the kernel speaking\n");

　　return 0;

　　}

　　void cleanup_module()

　　{

　　printk("Short is the life of a kernel module\n");

　　}

　　保存为文件hello.c

　　编写一个Makefile:

　　CC=gcc

　　MODCFLAGS:=-O6 -Wall -DMODULE -D__KERNEL__ -DLINUX

　　hello.o:hello.c /usr/include/linux/version.h

　　$(CC) $(MODCFLAGS) -c hello.c

　　echo insmod hello.o to turn it on

　　保存为文件Makefile

　　执行make

　　我们可以看到生成了一个hello.o的内核模块，我们想通过这个模块在插入内核的时候输出

　　"hello.word-this is the kernel speaking"

　　这样一条信息。

　　然后我们开始：

　　[root@localhost root]# insmod hello.o

　　[root@localhost root]#

　　并没有输出任何消息。why?

　　这也是printf和printk的一个不同的地方

　　用printk，内核会根据日志级别，可能把消息打印到当前控制台上，这个控制台通常是一个字符模式的终端、一个串口打印机或是一个并口打印机。这些消息正常输出的前提是──日志输出级别小于console_loglevel（在内核中数字越小优先级越高）。

　　没有指定日志级别的printk语句默认采用的级别是 DEFAULT_ MESSAGE_LOGLEVEL（这个默认级别一般为<4>,即与KERN_WARNING在一个级别上），其定义在linux26/kernel/printk.c中可以找到

　　日志级别一共有8个级别，printk的日志级别定义如下（在include/linux/kernel.h中）：

　　#define KERN_EMERG 0/*紧急事件消息，系统崩溃之前提示，表示系统不可用*/

　　#define KERN_ALERT 1/*报告消息，表示必须立即采取措施*/

　　#define KERN_CRIT 2/*临界条件，通常涉及严重的硬件或软件操作失败*/

　　#define KERN_ERR 3/*错误条件，驱动程序常用KERN_ERR来报告硬件的错误*/

　　#define KERN_WARNING 4/*警告条件，对可能出现问题的情况进行警告*/

　　#define KERN_NOTICE 5/*正常但又重要的条件，用于提醒*/

　　#define KERN_INFO 6/*提示信息，如驱动程序启动时，打印硬件信息*/

　　#define KERN_DEBUG 7/*调试级别的消息*/

　　现在我们来修改hello.c程序，使printk的输出级别为最高：

　　printk("<0>""hello.word-this is the kernel speaking\n");

　　然后重新编译hello.o,并插入内核：

　　[root@localhost root]# insmod hello.o

　　[root@localhost root]#

　　Message from syslogd@localhost at Sat Aug 15 05:32:22 2009 ...

　　localhost kernel: hello.word-this is the kernel speaking

　　hello,world信息出现了。

　　其实printk始终是能输出信息的，只不过不一定是到了终端上。我们可以去

　　/var/log/messages这个文件里面去查看。

　　如果klogd没有运行，消息不会传递到用户空间，只能查看/proc/kmsg

　　通过读写/proc/sys/kernel/printk文件可读取和修改控制台的日志级别。查看这个文件的方法如下：

　　#cat /proc/sys/kernel/printk 6 4 1 7

　　上面显示的4个数据分别对应控制台日志级别、默认的消息日志级别、最低的控制台日志级别和默认的控制台日志级别。

　　可用下面的命令设置当前日志级别：

　　# echo 8 > /proc/sys/kernel/printk

　　这样所有级别<8,(0-7)的消息都可以显示在控制台上.

编辑本段输出格式　　printk函数可以指定输出的优先级：

　　KERN_EMERG"<0>"/*紧急事件消息，系统崩溃之前提示，表示系统不可用*/

　　KERN_ALERT"<1>"/*报告消息，表示必须立即采取措施*/

　　KERN_CRIT"<2>"/*临界条件，通常涉及严重的硬件或软件操作失败*/

　　KERN_ERR"<3>"/*错误条件，驱动程序常用KERN_ERR来报告硬件的错误*/

　　KERN_WARNING"<4>"/*警告条件，对可能出现问题的情况进行警告*/

　　KERN_NOTICE"<5>"/*正常但又重要的条件，用于提醒。常用于与安全相关的消息*/

　　KERN_INFO"<6>"/*提示信息，如驱动程序启动时，打印硬件信息*/

　　KERN_DEBUG"<7>"/*调试级别的消息*/

　　如果变量类型是 , 使用 prink 的格式说明符 :

　　int %d 或者 %x( 注： %d 是十进制， %x 是十六进制 )

　　unsigned int %u 或者 %x

　　long %ld 或者 %lx

　　unsigned long %lu 或者 %lx

　　long long %lld 或者 %llx

　　unsigned long long %llu 或者 %llx

　　size_t %zu 或者 %zx

　　ssize_t %zd 或者 %zx

　　原始指针值必须用 %p 输出。

　　u64，即(unsigned long logn)，必须用 %llu 或者 %llx 输出，如：

　　printk("%llu", (unsigned long long)u64_var);

　　s64，即(long long)，必须用 %lld 或者 %llx 输出，如 :

　　printk("%lld", (long long)s64_var);

　　如果 ( 变量类型 )<type> 的长度依赖一个配置选项 ( 例如： sector_t, blkcnt_t, phys_addr_t, resource_size_t) 或者 依赖相关的体系结构（例如： tcflag_t ），使用一个可能最大类型的格式说明符，并且显示转换它。如：

　　printk("test: sector number/total blocks: %llu/%llu\n",(unsigned long long)sector, (unsigned long long)blockcount);

2perror

/***************************************************************************************************************************************************************************/

/***************************************************************************************************************************************************************************/

0】笔者的配置环境
XP->VMWare 7.1->Ubuntu 9.04

【1】有必要查询下Linux内核
# uname -r
2.6.28-11-generic

# ls /usr/src/
linux-headers-2.6.28-11 linux-headers-2.6.28-11-generic

由此可见内核版本和内核头文件版本是一致的，都是2.6.28-11。（如果不一致的话在insmod一步必定出错：
Error inserting './hello.ko': -1 Invalid module format
网上有纠正这个错误的方法，但是感觉是在投机——躲避内核的版本检查；笔者在安装Ubuntu 8.04的时候出现过header头文件和内核版本不匹配的问题，后来通过重装Ubuntu为9.04解决之）。

【2】编写hello.c
新建自己的工作目录，如：
# mkdir /home/wk/hello

编写hello.c
# cd /home/wk/hello
# gedit hello.c
加入以下内容：
//Begin---hello.c
#include</usr/src/linux-headers-2.6.28-11/include/linux/init.h>
#include</usr/src/linux-headers-2.6.28-11/include/linux/module.h>

MODULE_LICENSE("GPL");
//printk(KERN_ALERT "Begin\n");
static int hello_init(void)
{
printk(KERN_ALERT "Hello World!\n");
return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
printk(KERN_ALERT "Good bye, ubuntu\n");
// return 0;
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
//End---hello.c
注意第一行
#include</usr/src/linux-headers-2.6.28-11/include/linux/init.h>
位置要正确；或者你只要写成
#include<linux/init.h>
保存退出（Ctrl+Q）。

【3】编写Makefile
# cd /home/wk/hello
# gedit Makefile
注意大小写。
#Begin---Makefile
KERNELDIR=/lib/modules/2.6.28-11-generic/build
PWD:=$(shell pwd)
INSTALLDIR=/home/wk/hello/install
obj-m:= hello.o
modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
modules_install:
cp hello.ko $(INSTALLDIR)
clean:
rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions
.PHONY: modules modules_install clean
#End---Makefile
网上有Makefile的详解，就不冗述了。
保存退出。

【4】开始make
# make
输出类似以下消息：
make -C /lib/modules/2.6.28-11-generic/build M=/home/wk/hello modules
make[1]: 正在进入目录 `/usr/src/linux-headers-2.6.28-11-generic'
Building modules, stage 2.
MODPOST 1 modules
make[1]:正在离开目录 `/usr/src/linux-headers-2.6.28-11-generic'
则编译成功,用
# ls
查看应该可以看到生成一堆文件，如：
hello.c   hello.mod.c install    Makefile1       Module.symvers
hello.c~ hello.mod.o Makefile   Module.markers
hello.ko hello.o      Makefile~ modules.order

【5】安装模块：
# insmod hello.ko
或者
# insmod ./hello.ko
一个意思。
这一步完了没反应。接着再试一次：
# insmod hello.ko
提示错误：
insmod: error inserting 'hello.ko': -1 File exists
说明hello模块是安装成功的。
用
# lsmod
也能查看到hello模块。
防止打印太多，用：
# lsmod | head -5
只显示前5行等。如：
Module                  Size Used by
hello                   9344 0
binfmt_misc            16776 1
bridge                 56340 0
stp                    10500 1 bridge
看到hello模块了吧~~~
可是为什么不打印呢？先不说这个。。。

【6】卸载模块
# rmmod hello.ko
再用
# lsmod | head -5
发现hello模块已经不存在了。

【7】关于printk
现在谈谈这个问题：insmod的时候，printk问什么没有在终端中显示Hello World呢？因为hello.c中明明是这么写的：
static int hello_init(void)
{
printk(KERN_ALERT "Hello World!\n");
return 0;
}
答案只有一句：printk不显示在超级终端上！靠！为什么？我也不知道。。。

【8】printk调试信息打印的补救方法
用命令：
# dmesg | tail -8
这个命令格式类似于lsmod（只显示最后8行）。
[   95.586960] Good bye, ubuntu
[   96.483964] Hello World!
[   97.031787] Good bye, ubuntu
[   97.594151] Hello World!
[   98.109896] Good bye, ubuntu
[   98.615569] Hello World!
[   99.098943] Good bye, ubuntu
[ 1893.976170] Hello World!
以上的信息显示：笔者在95.586960做了rmmod hello.ko，在96.483964做了insmod hello.ko……
这里[]中的数字表示执行模块安装/卸载聚开机的时间，如96.483964 S（约开机一个半小时以后）。

【9】那么这些信息都存在哪儿呢？
都说默认是在/val/log/messages目录下；可是有时候你看了，没有；
那么请看看另一个目录：
# cd /etc
# ls
你会找到包含syslog的文件，如：
syslog.conf
那么就是它了。
# cat syslog.conf | head -20
同理，只显示前20行的东东；看到类似以下的东东：
# /etc/syslog.conf Configuration file for syslogd.
#
#    For more information see syslog.conf(5)
#    manpage.

#
# First some standard logfiles. Log by facility.
#

auth,authpriv.*    /var/log/auth.log
*.*;auth,authpriv.none   -/var/log/syslog
#cron.*     /var/log/cron.log
daemon.*    -/var/log/daemon.log
kern.*     -/var/log/kern.log
lpr.*     -/var/log/lpr.log
mail.*     -/var/log/mail.log
user.*     -/var/log/user.log

#
# Logging for the mail system. Split it up so that
...
看到kern.*了吧~看到/var/log/kern.log了吧！我猜消息就在这底下。

于是，
# cat /var/log/kern.log | tail -10
显示：
Aug 4 23:40:53 ubuntu kernel: [   38.848634] eth0: no IPv6 routers present
Aug 4 23:41:47 ubuntu kernel: [   92.893834] Hello World!
Aug 4 23:41:50 ubuntu kernel: [   95.586960] Good bye, ubuntu
Aug 4 23:41:51 ubuntu kernel: [   96.483964] Hello World!
Aug 4 23:41:51 ubuntu kernel: [   97.031787] Good bye, ubuntu
Aug 4 23:41:52 ubuntu kernel: [   97.594151] Hello World!
Aug 4 23:41:52 ubuntu kernel: [   98.109896] Good bye, ubuntu
Aug 4 23:41:53 ubuntu kernel: [   98.615569] Hello World!
Aug 4 23:41:53 ubuntu kernel: [   99.098943] Good bye, ubuntu
Aug 5 00:11:48 ubuntu kernel: [ 1893.976170] Hello World!
看到了吧！跟先前的dmesg显示的内容相似而更完整了！