00-一个helloworld级别的内核模块

本文针对嵌入式设备

0.准备工作

• 安装并配置好交叉编译工具链
• 交叉编译linux内核，为编译内核模块提供编译环境

1.内核模块的入口和出口

linux内核提供了一对注册宏module_init(initfn)和module_exit(exitfn),它俩用于向内核注入内核模块的入口函数和出口函数。分别对应的声明为：

int init_module(void);
void cleanup_module(void);

• 入口函数在模块加载时做一些初始化动作，出口函数在模块卸载时做一些清理动作。

完整示例为：

#include <linux/module.h>
 
//加载内核模块后的入口函数
static int __init simplest_drv_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "Simplest driver init\n");
    return 0;
}
 
//卸载内核模块后的清理函数
static void __exit simplest_drv_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Simplest driver exit\n");
}
 
module_init(simplest_drv_init);
module_exit(simplest_drv_exit);

• 内核模块里面的函数如果不需要导出给外部使用（使用EXPORT_SYMBOL宏来实现）,通常声明为static，主要是为了避免符号冲突，起到隔离作用。
• __init和__exit是一个编译器扩展标志的宏，内核源码里面注释了它的作用：标记函数或者初始化的变量（不要对未初始化的数据使用），在初始化动作完成后释放相关内存资源。

2.外部模块的Makefile

需要一个Makefile来方便编译：

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-buildroot-linux-gnueabihf-
KERN_DIR=/mnt/2Thdd/wds/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88/
 
obj-m += simplest_drv.o
 
all:
	make -C ${KERN_DIR} M=$(shell pwd) modules
 
clean:
	make -C ${KERN_DIR}  M=$(shell pwd) clean

嗯，没错我用的是韦东山的imx6ull pro开发板，9年前入门也是看他的2440视频，但是后面因为工作原因去搞应用开发了。

makefile稍微解释下：

• 开头的两个export是指shell里面导出环境变量，kernel里面的Makefile会推导使用它们，好奇的可以看看。
• obj-m += simplest_drv.o,内核编译框架下指定将当前文件下的simplest_drv.c（makefile的自动推导，由.o推导出.c）编译为内核模块。还有一个是obj-y表示直接编译进内核，这里不发散。
• ‘-C’进到指定目录执行make命令，这里就是内核编译目录。
• 后面的M=xxx是内核编译框架下指定要编译的外部内核模块的源码目录，modules和clean是makefile的两个目标而已。

以下是拷贝自内核顶层Makefile里面针对外部模块的注释

###          
# External module support.
# When building external modules the kernel used as basis is considered
# read-only, and no consistency checks are made and the make
# system is not used on the basis kernel. If updates are required
# in the basis kernel ordinary make commands (without M=...) must
# be used.   
#            
# The following are the only valid targets when building external
# modules.   
# make M=dir clean     Delete all automatically generated files
# make M=dir modules   Make all modules in specified dir
# make M=dir           Same as 'make M=dir modules'
# make M=dir modules_install
#                      Install the modules built in the module directory
#                      Assumes install directory is already created

3.编译并测试

加载内核模块通过insmod命令，卸载通过rmmod，查看当前已加载的内核模块则通过lsmod。
通过scp把编译出来的simplest_drv.ko搞进开发板，并加载模块，然后查看：

[root@100ask:~]# insmod simplest_drv.ko 
[43988.862630] Simplest driver init
[root@100ask:~]# lsmod 
Module                  Size  Used by
simplest_drv             991  0
[root@100ask:~]# rmmod simplest_drv.ko 
[43994.023260] Simplest driver exit
[root@100ask:~]# lsmod 
Module                  Size  Used by

insmod会导致sysfs的挂载目录sys下的module里面新增一个目录：

[root@100ask:/sys/module]# ls -d simplest_drv 
simplest_drv

这个内核模块啥都没干，就是注册并跑了下入口函数和出口函数，所谓hello world级别。