第四章 Linux內核模塊

注：內容大多摘自《Linux設備驅動開發詳解》（第2版）

Linux內核模塊

1.1 簡介

1.特點：

• 模塊本身不被編譯入內核映像，從而控制了內核的大小；
• 模塊一旦被加載，它就和內核中的其他部分完全一樣。

2.模塊程序結構
（1）模塊加載函數（一般需要）
（2）模塊卸載函數（一般需要）
（3）模塊許可證聲明（必須）
（4）模塊參數（可選）
（5）模塊導出符號（可選）
（6）模塊作者等信息聲明（可選）

3.模塊的加載，卸載，查看：

• 加載：insmod命令
  模塊加載後，在/sys/module/目錄下面將出現以此模塊名命名的目錄。
• 卸載：rmmod命令
• 查看：lsmod命令，查看所有加載的內核模塊

4.printk函數
內核模塊中用於輸出的函數是內核空間的printk()而非用戶空間的printf()，printk與printf用戶相似，但前者可定義輸出級別。printk可作爲一種最基本的內核調試手段。參考：printk 使用方法
備註：測試模塊例子時，終端沒能輸出printk的輸出信息，可以通過執行dmesg命令查看。參考：printk 無法輸出到控制檯

1.2，簡單模塊例子

1，模塊代碼（創建hello.c）：

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

static int hello_init(void)
{
    printk(KERN_EMERG "Hello World enter\n");
    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_EMERG "Hello World exit\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

2，編譯代碼 （創建Makefile文件）：

## 執行uname -r 輸出爲 4.2.0-16-generic
KVERS = $(shell uname -r)

# Kernel modules
obj-m +=hello.o

#Specify flags for the module compliation

build: kernel_modules

kernel_modules:
    make -C /lib/modules/$(KVERS)/build M=$(CURDIR) modules

clean:
    make -C /lib/modules/$(KVERS)/build M=$(CURDIR) clean

3，在模塊代碼和Makefile的當前目錄下執行make命令，生成hello.ko，調用insmod hello.ko掛載該模塊（可執行lsmod查看是否掛載成功），調用rmmod hello卸載該模塊。執行dmesg查看printk的輸出信息。

1.3 模塊聲明與描述

MOUDLE_AUTHOR(author);    #作者
MOUDLE_DESCRIPTION(description);    #描述
MOUDLE_VERSION(version);    #版本
MODULE_DEVICE_TABLE(table_info);    #設備表
MODULE_ALIAS(alternate_name);    #別名

執行modeinfo <模塊名>可以獲取模塊信息，如modinfo hello.ko。

1.4 模塊參數

用module_param(參數名，參數類型，參數讀/寫權限）爲模塊定義一個參數，例子如下：

static char* book_name = "dissecinting Linux Device Driver";
static int num = 4000;
module_param(book_name, charp, S_IRUGO);
module_param(num, int, S_IRUGO);

# 裝載是執行命令：insmod param.ko book

參數類型可以是byte, short, ushort, int, uinit, long, ulong, charp(字符指針）, bool或invbool（布爾的反），編譯時會將module_param中聲明的類型和變量定義的類型進行比較，判斷是否一致。

模塊加載後，在/sys/module/目錄下面將出現以此模塊名命名的目錄。當讀寫權限爲0時，表示此參數不存在sysfs文件系統下對應的文件節點；如果不爲0，在此模塊目錄下回出現parameter目錄，包含一系列以參數命名的文件節點。權限在include/linux/stat.h中有定義

使用 S_IRUGO 參數可以被所有人讀取, 但是不能改變; S_IRUGO|S_IWUSR 允許 root 來改變參數. 注意, 如果一個參數被 sysfs 修改, 你的模塊看到的參數值也改變了, 但是你的模塊沒有任何其他的通知. 你應當不要使模塊參數可寫, 除非你準備好檢測這個改變並且因而作出反應。
(參考：Linux之module_param()函數學習）

1.5 模塊的使用

嵌入式產品一般不需要建立模塊間依賴關係，所以modprobe可以不要，一般也不需要卸載模塊，所以rmmod也可以不要，但insmod是必須的（在Android設備中嘗試了insmod，rmmod，modinfo，lsmod等命令，都有存在，而modprobe不存在）。一般而言，產品在啓動過程中應該加載模塊，在嵌入式產品Linux的啓動過程中，最簡單的修改方法是修改啓動過程的rc腳本(可能是/init.rc文件），增加insmod /…/xxx.ko這樣的命令。用busybox做出的文件系統，通常修改etc/init.d/rcS文件。

1.6 導出符號

暫時不知道怎麼使用，類似外部函數
參考：導出符號的意義

1.7 附錄：

1，Hello World代碼：
(1)hello.c代碼

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

static int hello_init(void)
{
    printk(KERN_EMERG "Hello World enter\n");
    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_EMERG "Hello World exit\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

(2)Makefile文件

## 執行uname -r 輸出爲 4.2.0-16-generic
KVERS = $(shell uname -r)

# Kernel modules
obj-m +=hello.o

#Specify flags for the module compliation

build: kernel_modules

kernel_modules:
    make -C /lib/modules/$(KVERS)/build M=$(CURDIR) modules

clean:
    make -C /lib/modules/$(KVERS)/build M=$(CURDIR) clean

2，模塊參數例子代碼：
(1)文件：book.c

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

static char* book_name = "dissecinting Linux Device Driver";
static int num = 4000;

static int hello_init(void)
{
    printk(KERN_EMERG "book name:%s\n", book_name);
    printk(KERN_EMERG "book num:%d\n", num);
    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_EMERG "Hello World exit\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
module_param(book_name, charp, S_IRUGO);
module_param(num, int, S_IRUGO);

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

(2)文件：Makefile

KVERS = $(shell uname -r)

# Kernel modules
obj-m +=book.o

#Specify flags for the module compliation


build: kernel_modules

kernel_modules:
    make -C /lib/modules/$(KVERS)/build M=$(CURDIR) modules

clean:
    make -C /lib/modules/$(KVERS)/build M=$(CURDIR) clean