linux内核编程－－模块开发1

版权说明：引用请注明出处。
虽然linux的内核是作为一个整体来运行的，但是linux的内核是由模块化组成的，它允许内核在运行的过程中动态地插入或删除程序，这些程序被放在一个单独的二进制文件中，即所谓的可装载的内核模块中，简称为模块。支持模块的好处是基本内核镜像可以尽可能的小，而让那些不必要可不常用的部分以模块的形式单独存在，在需要时在装入，用完后就可以删除掉。
1.第一个模块
下面是一个简单的hello world的内核模块，从中我们可能了解基本的内核模块开发方法。

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

static int __init hello_init( void ){
        printk(KERN_ALERT "Hello World !  " );
        return 0;
}

static void __exit hello_exit(void){
        printk(KERN_ALERT "Goodbye!  ");
}

module_init( hello_init);
module_exit( hello_exit);

MODULE_LICENSE( "GPL" );
MODULE_AUTHOR( "MyName" );

这个简单的程序以包含了模块的主要特征，每个模块都有一个入口和出口，在这个程序中是hello_init()和hello_exit(),它们分别通过module_init()和module_exit()系统调用注册到内核中，内核在加载这个模块时，调用hello_init()函数，在这个函数中一般做一些初始化工作，如果初始化顺利完成，返回零，否则返回一个非零值。hello_exit()是模块的出口函数，内核在卸载该模块是调用，负责释放资源等。
MODULE_LICENSE用于指定版权，linux一般使用"GPL"。
MODULE_AUTHOR用于指定代码的工作。

2.构建模块
在2.6内核中，使用新的"kbuild"构建系统，使构建模块更加容易了。我们写的模块可以单独放在一个我们自己的目录中，以可能直接放到源代码做中，下面是一个单独使用的Makefile

obj-m := hello.o

KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD       := $(shell pwd)

all:
        $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD)

clean:
        rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions

运行make后正常的话会有类似下面的输出：

make -C /lib/modules/2.6.17-10-generic/build M=/opt/sources/kernel_prg
make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-headers-2.6.17-10-generic'
  LD      /opt/sources/kernel_prg/built-in.o
  CC [M]  /opt/sources/kernel_prg/hello.o
  Building modules, stage 2.
  MODPOST
  CC      /opt/sources/kernel_prg/hello.mod.o
  LD [M]  /opt/sources/kernel_prg/hello.ko
make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-headers-2.6.17-10-generic'

这时会在生成一个hello.ko的文件。如果你的模块是由多个源文件组成的，那么在Makefile中在加一行就行了：

hello-objs := file_a.o file_b.o

3.加载模块
要加载或卸载以root用户运行命令insmod或rmmod：

insmod ./hello.ko

使用下面的命令可以看到我们的模块已经加载了：

lsmod | grep hello

使用下面的命令可以卸载该模块：

rmmod hello

这是在用lsmod就看不到hello模块了。但是我们的输入信息到那去了呢，不急，如果你是在X Windows下的XTerm中insmod的，你不会看到输出，使用dmesg就可能看到在加载和卸载模块时的输出内容，只有直接在console下才能直接显示到屏幕上。
我们还可能使用modinfo来看看关于模块更多的东西：

$ modinfo hello.ko
filename:       hello.ko
license:        GPL
author:         Shakespeare
vermagic:       2.6.17-10-generic SMP mod_unload 586 REGPARM gcc-4.1
depends:
srcversion:     C44F4F7F7B8E8D49F537485

呵呵，好，现在我们已经是一个内核模块开发者了，不要停下，继续吧！

4.printk()函数
    记住这里用的是printk而不是printf,在内核中我们是不能调用C库中的函数的，不过C库上的大部份函数在内核中都有实现。
    printk主要是为内核提供日志功能， 记录内核信息或用来给出警告用的，因些在调用printk时，我们可以指定输入信息的级别，下表列出了可用的级别。
  －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
          级别                               说明
  －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
  |  KERN_EMERG              紧急情况
  |  KERN_ALERT              需要立即被注意的错误
  |  KERN_CRIT                 临界情况
  |  KERN_ERR                  错误
  |  KERN_WARNING         警告
  |  KERN_NOTICE            普通的
  |  KERN_INFO               非正式的消息
  |  KERN_DEBUG            调试信息
  －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
以上级别没有一个绝对的定义应该在什么时候用，只能你自己拿主意了。

参考文献：
＜Linux内核设计与实现＞第二版
The Linux Kernel Module Programming Guid