内核模块开发(笔记)

来源：互联网发布：pptv聚力网络电视编辑：程序博客网时间：2024/05/08 14:01

个人笔记..在不放过来都快找不到了.有空还得好好整理一下了.

调试方法

printk() 是用来调试内核最常用的一种技术,他打印的信息会输出在 dmesg 中,所以调试前最好使用 dmesg -c 来清掉以前 dmesg 的信息. 使用的例子如下:

printk（KERN_DEBUG "Here i am:%s:%d\n",FUNCTION, LINE）;

可以打印的级别可以看看 linux/kernel.h 中的定义. strace 这个命令超级强大,可以显示程序所有的系统调用,还可以显示调用时使用的参数. 但这个时候不需要麻烦的配置就可以直接使用,但不能象 gdb 调试 c 程序一样,所以内核为我们提供了一个 kdb ,可以支持动态修改变量,断点设置,单步执行

kernel oops messages

这是内核开发时常会出现的一个错误信息.主要原因是由于 NULL 指针引用,和其它不正常的指针操作引起的.这时 oops 会显示故障时的处理器信息, 模块 CPU 寄存器内容,页描述符表的位置之类的信息.

内核模块简单介绍

模块是工作在内核空间的模块实际是目标文件(由函数和数据结构组成),不象普通程序有个链接的过程,不能独立运行,只能在运行时链接到系统做为内核的一部分运行,从面扩展内核功能内核模块会占用内核空间的内存,所以会影响内存使用,它还会修改内核中的一些内容,所以容易造成系统挂掉.在内核中需要维护符号表.并且内核之间有依赖性.

最简单的内核模块

注：如果是 redhat 安装的话,需要安装 kernel-devel 才能写内核模块,如果是自己编译内核,记的不要删除源码,不然没法开发模块.

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#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
 
/* __init 的标记是内核模块的入口,这个函数加载完后就会释放内存空间  */
staticint __init hello_init(void)
{
        printk(KERN_INFO"Hello world"); /* 打印的信息会出现在 dmesg 中 释放*/
        return0;  /*  返回 0 是正常 */
}
 
/* __exit 的标记是退出内核模块,当这个模块卸载时会执行 */
staticvoid __exit hello_exit(void)
{
        printk(KERN_INFO"Goodbye world");
}
 
/* 下面这二个是宏,初始化和消除函数时使用和上面的装载卸载模块没关系. */
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

放个编译上面模块的 Makefile

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

给 Makefile 放到上面 hello.c 的相同的目录中（如果上面写的模块代码叫 hello.c 的话）.然后使用 make 就能编译了.

insmod lsmod rmmod

调用 insmod 时会给需要的模块加载进内核,会给 ko 的文件以目标代码加载.装载时会调用 module_init 指定的函数.退出也调用相应的 module_exit.

lsmod 可以显示你写的模块,其实是读 /proc/modules .接下来我写写怎么样自己通过内核来建 proc 文件.

模块加载参数

如果在模块加载时,想指定参数,也提供了相应的头文件

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#include <linux/moduleparam.h>
static int test;
module_param(test, int, 0644);

这样以后,直接在内核模块内使用 test 的变量就行了.

模块的信息

 
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MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("Test");
MODULE_AUTHOR("xxx");

模块的符号导出

在 Perl 中,模块是可以导出变量和方法到其它的模块中的.在 Linux 内核中也有这样的方法.

 
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EXPORT_SYMBOL(name);
EXPORT_SYMBOL_GPL(name);

这二个可以导出指定的全局变量,也可以是方法.这个要加载 <linux/module.h> 的头文件,不要忘记了.
其它的模块要使用这个,直接使用 extern void name(void); 就可以使用了.这些导出的函数只能内核和内核模块使用.不能用户调用,可以由 /proc/kallsyms 来查看导出的变量和方法

实例

写个内核模块,通过 proc 可以见到一些信息,通过 proc 的读和写的功能.来实现设置和读取信息.

proc 介绍

proc 是一个非常方便的用来动态的向 Linux 内核加入和禁用代码的一个方法.
proc/sys 中是用来配置内核的参数,可以通过 sysctl -w key=value
象普通文件可以支持 open,read,write,close
例如
读

 
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cat /proc/cpuinfo

写

 
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echofukei-name > /proc/sys/kernel/hostname

proc 的功能实现
proc 在 c 中是一个结构体来实现的,是 struct proc_dir_entry .它可以给读写绑定到特定的函数上.然后通过别人对 proc 中文件的操作来触发和回调相应的绑定的函数.
read_proc 和 write_proc 是这个结构体的成员,也是一种结构体.函数就注册在这个上面.有兴趣的同学可以看看 include/linux/proc_fs.h 中的 read_proc_t 和 write_proc_t 的定义.
实现起来也简单.

 
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structproc_dir_entry *proc_entry = create_proc_entery(....);
intmy_read_proc() 
{
}
proc_entry->read_proc = my_read_proc();

在这的 create_proc_entery 会返回一个 proc_dir_entry 的结构体的引用.失败就是 NULL .

这样,当用户空间进行 read 的系统调用时,如使用 cat proc 中的内容时.内核会调用注册到 read_proc 上的这个 my_read_proc 来实现的.

 
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#include <linux/module.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/mm.h>
 
#define MODULE_NAME "Memory"
 
intmy_read_proc(char*page,char **start, off_t off,int count,  int *eof,void*data)
{
        structtask_struct *tsk = current;
        intlen;
        len =sprintf( page,"This module info: task %s pid %d\n",tsk->comm, tsk->pid );
        return len;
}
 
 
structproc_dir_entry *proc_entry;
intinit_module(void)
{
        proc_entry= create_proc_entry(MODULE_NAME, 0644, NULL);
        if(proc_entry==NULL){
                remove_proc_entry(MODULE_NAME, NULL);
        }
        proc_entry->read_proc = my_read_proc;
        return 0;
}
 
 
 
voidcleanup_module(void)
{
        remove_proc_entry(MODULE_NAME, NULL);// 退出和出错记的删除
}
 
MODULE_LICENSE("GPL");

0 0