这篇文章主要介绍了Linux
内核模块的相关概念,以及简单的模块开发过程。主要从模块开发中的常用指令、内核模块程序的结构、模块使用计数以及模块的编译等角度对内核模块进行介绍。在Linux系统开发过程中,以模块的形式开发其重要性不言自明,而在嵌入式设备驱动开发中将驱动程序以模块的形式发布,更是极大地提高了设备使用的灵活性——用户只需要拿到相关驱动模块,再插入到用户的内核中,即可灵活地使用你的设备。二. 文章提纲1. 摘要2. 文章提纲3. 概述4. 模块开发常用的指令5. 内核模块程序结构6. 模块使用计数7. 模块的编译8. 使用模块绕开GPL9. 总结三.概述Linux内核整体结构已经很庞大,包含了很多的组件,而对于我们工程师而言,有两种方法将需要的功能包含进内核当中。 一:将所有的功能都编译进Linux内核。 二:将需要的功能编译成模块,在需要的时候动态地添加。上述两种方式优缺点分析: 第一种: 优点:不会有版本不兼容的问题,不需要进行严格的版本检查 缺点:生成的内核会很大;要在现有的内核中添加新的功能,则要编译整个内核 第二种:优点:模块本身不编译进内核,从而控制了内核的大小;模块一旦被加载,将和其它的部分完全一样。缺点:可能会有内核与模块版本不兼容的问题,导致内核崩溃;会造成内存的利用率比较低。 四.模块开发常用的指令在内核模块开发的过程中常用的有以下指令。1) insmod: 将模块插入内核中,使用方法:#insmod XXX.ko2) rmmod: 将模块从内核中删除,使用方法:#rmmod XXX.ko3) lsmod: 列表显示所有的内核模块,可以和grep指令结合使用。使用方法:#lsmod | grep XXX4) modprobe: modprobe可载入指定的个别模块,或是载入一组相依赖的模块。modprobe会根据depmod所产生的依赖关系,决定要载入哪些模块。若在载入过程中发生错误,在modprobe会卸载整组的模块。依赖关系是通过读取 /lib/modules/2.6.xx/modules.dep得到的。而该文件是通过depmod 所建立。5) modinfo: 查看模块信息。使用方法:#modinfo XXX.ko6) tree –a: 查看当前目录的整个树结构。使用方法:#tree -a 五.内核模块程序结构1) 模块加载
函数(一般需要)在用insmod或modprobe命令加载模块时,该函数被执行。完成模块的初始化工作。Linux内核的模块加载函数一般用__init标识声明,模块加载函数必须以module_init(函数名)的形式被指定。该函数返回整型值,如果执行成功,则返回0,初始化失败时则返回错误编码,Linux内核当中的错误编码是负值,在<linux/errno.h>中定义。在Linux中,标识__init的函数在连接时放在.init.text这个区段,而且在.initcall.init中保留一份函数指针,初始化的时候内核会根据这些指针调用初始化函数,初始化结束后释放这些init区段(包括前两者)。代码清单:1 static int __init XXX_init(void) 2 3 { 4 5 return 06 } 7 8 9 10 moudle_init(XXX_init)2) 模块卸载函数(一般需要)在用rmmod或modprobe命令卸载模块时,该函数被执行。完成与加载相反的工作。模块的卸载函数和模块加载函数实现相反的功能,主要包括若模块加载函数注册了XXX,则模块卸载函数注销XXX若模块加载函数动态分配了内存,则模块卸载函数释放这些内存若模块加载函数申请了硬件资源,则模块卸载函数释放这些硬件资源若模块加载函数开启了硬件资源,则模块卸载函数一定要关闭这些资源代码清单:1 static void __exit XXX_exit(void)2 3 {4 5 }6 7 8 9 moudle_exit(XXX_exit)3) 模块许可证声明(必须)如果不声明,则在模块加载时会收到内核被污染的警告,一般应遵循GPL协议。代码清单:1 MODULE_LICENSE("GPL")4) 模块参数(可选)模块在被加载时传递给模块的值,本身应该是模块内部的全局变量。示例程序book.c1 #include <linux/init.h>2 3 #include <linux/module.h>4 5 6 7 static char *bookName = "Good Book."8 9 static int bookNumber = 10010 11 12 13 static int __init book_init(void)14 15 {16 17 printk(KERN_INFO "Book name is %s\n", bookName)18 19 printk(KERN_INFO "Book number is %d\n", bookNumber)20 21 return 022 23 }24 25 26 27 static void __exit book_exit(void)28 29 {30 31 printk(KERN_INFO "Book module exit.\n")32 33 }34 35 36 37 module_init(book_init)38 39 module_exit(book_exit)40 41 module_param(bookName, charp, S_IRUGO)42 43 module_param(bookNumber, int, S_IRUGO)44 45 46 47 MODULE_LICENSE("GPL")在向内核插入模块的时候可以用以下方式,并且可以在内核日志中看到模块加载以后变量已经有了值。5) 模块导出符号(可选)使用模块导出符号,方便其它模块依赖于该模块,并使用模块中的变量和函数等。在Linux2.6的内核中,/proc/kallsyms文件对应着符号表,它记录了符号和符号对应的内存地址。对于模块而言,使用下面的宏可以导出符号。1 EXPORT_SYMBOL(符号名)或1 EXPORT_GPL_SYMBOL(符号名)6) 模块信息(可选)模块信息则是指模块的作者信息等。 六.模块使用计数Linux内核提供了MOD_INC_USE_COUNT和MOD_DEC_USE_COUNT宏来管理模块使用计数。但是对于内核模块而言,一般不会自己管理使用计数。 七.模块的编译将下面的Makefile文件放在book.c同级的目录下,然后使用#make命令或者#make all命令编译即可生成book.ko模块文件。对应的Makefile:1 ifneq ($(KERNELRELEASE),) 2 3 mymodule_objs := book.o 4 5 obj-m := book.o 6 7 else 8 9 PWD := $(shell pwd)10 11 KVER ?= $(shell uname -r)12 13 KDIR := /usr/src/linux-headers-2.6.38-8-generic14 15 16 17 all:18 19 $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD)20 21 clean:22 23 rm -rf *.mod.c *.mod.o *.ko *.o *.tmp_versions *.order *symvers24 25 endif八.使用模块绕开如果功能不编译成模块,则无法绕开GPL,编译成模块后公司发布产品则只需要发布模块,而不需要发布源码。为了Linux系统能够支持模块,需要做以下的工作:内核编译时选择“可以加载模块”,嵌入式产品一般都不需要卸载模块,则可以不选择“可卸载模块”将我们的ko文件放在文件系统中Linux系统实现了insmod、rmmod等工具使用时可以用insmod手动加载模块,也可以修改/etc/init.d/rcS文件,从而在系统启动的时候就加载模块。linux在kernel系统中给ko文件签名。具体 *** 作步骤如下:
1、打开kernel系统中,在vednor分区编译ko文件。
2、打开模块签名与校验配置。
3、调试同时编译ko与bootimage。
4、指定签名的密钥,点击安装即可完成ko文件签名。
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