Linux内核模块

1 内核模块

  Linux内核的整体结构非常庞大,其包含的组件也非常多,如果把所有的组件都编译进内核文件,即：zImage或bzImage，但这样会导致一个问题：占用内存过多。

  所以就需要动态的添加某些组件，这些组件就是内核模块。特点：模块本身并不被编译到内核文件(zImage或bzImage)；可以根据需求，在内核运行期间动态的安装或卸载。

  　　安装：insmod

  　　  insmod /home/dongry/dnw_usb.ko

　　  卸载：rmmod

　　　　rmmod dnw_usb

　　  查看：lsmod

　　　　lsmod

2 内核模块的设计与编写

/*************************************************
*file_name:helloworld.c
*************************************************/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

static int hello_init(void)
{
        printk(KERN_WARING"hello world\n");
        return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
        printk(KERN_INFO"goodbye world\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_init);

　　printk的用法：https://blog.csdn.net/eydwyz/article/details/53044863

  必要的头文件：<linux/init.h> <linux/module.h>

  module_init()内核模块的入口 即加载函数

  module_exit()内核模块的出口 即卸载函数

  当insmod安装helloworld.ko的时候module_init(hello_init)就会被调用

  当rmmod卸载helloworld.ko的时候module_exit(hello_exit)就会被调用

2.1 内核模块必要元素框图

  内核中打印用printk，应用程序用printf

/***********************************
*filename：Makefile
************************************/
obj-m := helloworld.o

KDIR := /home/dongry/mini2440/mini2440      /*开发板内核代码路径*/

all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules CROSS_COMPILE=arm-linux- ARCH=arm
    
clean:
    rm -f *.o *.ko *.order *.symvers

/***********************************
*filename：Makefile
*function：can in x86 kernel run
************************************/
obj-m := helloworld.o

KDIR := /home/dongry/x86/linux-4.19.30      /*开发板内核代码路径*/

all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
    
clean:
    rm -f *.o *.ko *.order *.symvers

  make含有helloworld.c和Makefile的文件得到helloworld.ko文件；如果是经过编译的x86内核后可以直接在Terminal窗口运行insmod、lsmod、rmmod；如果是经过编译的arm内核需在secure crt上链接开发板才能运行。

3 模块声明

a)MODULE_LICENSE("遵守的协议"):声明该模块遵守的许可证协议，如"GPL"、"GPL v2"

b)MODULE_AUTHOR("作者"):声明模块的作者

c)MODULE_VERSION("版本"):声明模块的版本信息

d)MODULE_DESCRIPTION("模块功能描述"):声明模块的功能

/*************************************************
*file_name:helloworld.c
*************************************************/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

MODULE_LICENSE("GPL");  //模块声明

static int hello_init(void)
{
        printk(KERN_WARING"hello world\n");
        return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
        printk(KERN_INFO"goodbye world\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_init);

4 模块参数

  我们可以在加载内核模块的时候向其传递参数，以让同一代码达到不同的效果。通过宏module_param指定保存模块参数的变量。模块参数用于在加载模块时传递参数给模块。

　　格式：module_param（name，type，perm）

　　a)name：变量的名称

　　b)type：变量的类型，数据类型内核支持模块参数类型有：bool、invbool（bool的发转，true变为false，false变为true）、charp（char类型指针值）、int、long、short、uint、ulong、ushort、

　　c)perm：访问权限，常见的访问许可值通常为S_IRUGO(读权限)和S_IWUSR(写权限)。通常情况下将他们按位或

　　同时我们也可以用下面的宏声明数组：

　　　　Module_param_array（name，type，num，perm） 

/*************************************************
*file_name:helloworld.c
*************************************************/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

MODULE_LICENSE("GPL");  //模块声明

int a=3;         
charp *p;

module_param(a,int,S_IRUGO | S_IWUSR);     //加载一个整型参数
module_param(P,charp,S_IRUGO | S_IWUSR);  //加载一个字符型参数

static int hello_init(void)
{
        printk(KERN_WARING"hello world\n");
        printk("a=%d\n",a);        
        printf("p is %s\n",p);
        return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
        printk(KERN_INFO"goodbye world\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_init);

/*结果显示*/

/*********************************************************/
#insmod helloworld.ko a=10 p=abcd
hello,world! 
a=10
p is abcd

5 模块符号导出

  当一个模块要使用另一个模块的函数(变量)的时候,要使用EXPORT_SYMBOL(符号名)或者EXPORT_SYMBOL_GPL(符号名)来申明。

  注：EXPORT_SYMBOL_GPL()只适用于遵循GPL协议的模块

/**********************************************
*filename:add.c
*********************************************/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

MODULE_LICENSE("GPL");

int add(int a,int b)
{
        return a+b;
}

static int add_init(void)
{
       return 0;
}

static void add_exit(void)
{
}

EXPORT_SYMBOL(add);     //可以将add导出给其他函数

module_init(add_init);
module_exit(add_exit);

/*************************************************
*file_name:helloworld.c
*function:calling add.c
*************************************************/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

MODULE_LICENSE("GPL");  //模块声明

extern add(int a,int b);

int a=3;         
charp *p;

module_param(a,int,S_IRUGO | S_IWUSR);     //加载一个整型参数
module_param(P,charp,S_IRUGO | S_IWUSR);  //加载一个字符型参数

static int hello_init(void)
{
        printk(KERN_WARING"hello world\n");
        printk("a=%d\n",a);        
        printf("p is %s\n",p);
        return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
        add(1,4);
        printk(KERN_INFO"goodbye world\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_init);

/***********************************
*filename：Makefile
************************************/
obj-m := helloworld.o add.o

KDIR := /home/dongry/mini2440/mini2440      /*开发板内核代码路径*/

all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules CROSS_COMPILE=arm-linux- ARCH=arm
    
clean:
    rm -f *.o *.ko *.order *.symvers

/*结果显示*/

/*********************************************************/
/***************先加载add.ko，后加载helloworld.ko***************/
#insmod add.ko
#insmod helloworld.ko a=10 p=abcd
hello,world! 
a=10
p is abcd