Linux内核模块开发:结构、编译、加载、卸载与高级特性实践

Linux内核模块

不编译进内核映像，控制内核大小。可动态加载到Linux内核中执行的程序模块，不加载不执行，加载执行便成为内核一部分。

模块文件后缀名为.ko，如hello.ko就是一个模块目标文件。

加载模块：insmod  ./hello.ko     or   modprobe ./hello.ko

卸载模块：rmmod   hello   or   modprobe -r <模块名>

lsmod命令     查看已加载的所有模块和模块间的依赖关系。

lsmod等价于 cat  /proc/modules
/proc/modules目录下存放的是模块的信息。

modinfo    <模块名>   查看模块作者、模块说明、支持的参数等东西

驱动开发人员可以调用request_module(const char *fmt,...)函数加载内核模块：

request_module(module_name);

Linux内核模块的程序组成

1、模块加载函数

insmod或者modprobe加载模块后，模块加载函数就加载到内核中执行初始化模块。 Linux模块加载函数一般以__init标识声明。

static int __init xxx_init_function(void)
{
                     //初始化代码
}
module_init(xxx_init_function);

Linux内核中，使用request_module(module_name)函数加载内核模块。

以__init标记的函数如果直接编译进内核，称为内核镜像的一部分，在连接时会被放在.init.text段中

这个__init是一个宏，在内核中如下定义：

#define __init    __attribute__((__section__(".init.text")))

在.init.text的函数都在区段.initcall.init保存了一份函数指针，内核初始化时会通过函数指针调用进行初始化，初始化完成后释放 .init.text 段的所有内存。

2、模块卸载函数

与模块加载函数为相反的过程，卸载模块执行卸载函数。 卸载函数一般以__exit标识声明。

static int __exit  xxx_clean_function(void)
{
                        //释放代码
}
module_exit(xxx_clean_function);

__exit修饰卸载函数，一旦内核将该模块编译进内核，则会忽略卸载函数，不编译进内核镜像。因为编译进内核后就属于内置的模块，不可卸载。

3、模块许可证声明

许可证（LICENSE）声明描述内核模块的许可权，不声明LICENSE，模块被加载时，将收到内核被污染（Kernel Tainted）的警告。Linux内核模块最常见的是以MODULE_LICENSE（“GPLv2”）语句声明模块采用GPLv2。不写模块许可证明编译会出现警告_

4、模块参数(可选)

模块参数是模块被加载的时候可以传递给它的值，它本身对应模块内部的全局变量，也可以在某个目录的文件之类的。

模块参数可以在不同场合下给内核模块传递不同参数，提高内核模块的灵活性。

module_param(参数，参数类型，参数读/写权限)  为模块声明一个参数 如：

static char * person_name = "Ares";
module_param(person_name,charp,S_IRUGO);
static int  person_age    =  20;
module_param(person_age,int,S_IRUGO);

参数类型可以是byte、short、ushort、int、uint、long、ulong、charp（字符指针）、bool或invbool（布尔的反）

加载模块时传递模块参数值：

insmod xxx.ko person_name="guangjie" person_age=25

insmode/modprobe  模块名  参数名=参数值      加载内核模块时向模块传递参数 模块被加载后，在/sys/module/目录下将出现以此模块名命名的目录

示例：

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

staticint int_param = 250;
module_param(int_param, int, S_IRUGO);

staticchar *char_param = "module param test";
module_param(char_param, charp, S_IRUGO);

staticint __init param_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "int param : %d\r\n", int_param);
    printk(KERN_INFO "char pointer param : %s\r\n", char_param);
return0;
}

staticvoid __exit param_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "module param exit\r\n");
}

module_init(param_init);
module_exit(param_exit);

MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_DESCRIPTION("module param test");

加载内核模块以及制定内核模块参数：

insmod module_param.ko int_param=520 char_param="ILoveYou"

在/sys/module/module_param/parameters 下可以查看模块的参数：

module_parame为模块名

root@imx6ull14x14evk:/sys/module/module_param/parameters# ls
char_param  int_param

查看模块参数的值：

cat char_param
cat int_param

执行下面命令，查看内核日志文件的打印信息：

tail -n 2 /var/log/messages

5、模块导出符号(可选)

内核模块可以导出的符号（symbol，对应于函数或变量）。导出之后其他模块则可以使用本模块中的变量或函数。 Linux的/proc/kallsyms文件对应着内核符号表，记录了符号以及符号所在的内存地址。 模块用一下宏导出符号到内核符号表

EXPORT_SYMBOL(符号名);
EXPORT_SYMBOL_GPL(符号名);