linux驱动程序开发详细介绍

2020-06-13 12:20:29

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来源：转载

供稿：网友

前提，一般来说内核代码的错误可能会引起一个用户进程的死亡，或者整个系统的瘫痪，更严重的后果，可能导致磁盘损伤~因此建议最好有一台实验机进行系统的测试。
第一个内核模块(Hello World模块)

复制代码

代码如下:

View Code
#include<linux/init.h>
#include<linux/module.h>
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
static __init int hello_init(void)
{
//printk函数在内核中定义对模块可用，内核需要自已的打印涵数
//因为它靠自已运行，而没有相应的库函数。
//模块能够调用printk是因为insmod加载了之后，模块被链接到内核
//因些可调用内核的公用符号，KERN_ALERT是消息的优先级
printk(KERN_ALERT"HELLO WORLD/n");
return 0;
}
static __exit void hello_exit(void)
{
printk(KERN_ALERT"GoodBye/n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

在这个模块中定义了两个函数，一个在模块加载到内核时调用（hello_init），另一个在从内核将模块移出时调用(hello_exit);在上面的代码中,module_init与module_exit是两个内核宏定义，用于告诉内核从哪里启动，从哪里退出，MODULE_LICENSE宏用于声明模块是遵守某个自由许可证的，否则内核加载时会出现警告。
好了，现在可以对上面这个程序进行相应的测试，在测试之前必须要编写相应的Makefile文件，模块的编译与普通程序的编译是不同的
Makefile文件

复制代码

代码如下:

View Code
#makefile for hello world
# KERNELRELEASE是在内核源码中定义的第一个变量
ifneq ($(KERNELRELEASE),) #判断变量是否为空（第一次执行时没有定义）
#没定义时执行else语句
obj-m := HelloWorld.o#表明有一个模块要从目录文件HelloWorld.o建立，建立之后将其
#命名为HelloWorld.ko
#如果有一个模块名为module.ko,来自于两个源文件，假设为file1.c与file2.c
#则应该这样 obj-m := module.o
# module-objs:=file1.o file2.o
else
KDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
all:
#当make的目标为all时，-C $(KDIR)跳到内核源码目录下读取Makefile
#M=$(PWD)表示返回当前目录继续读取，执行当前的Makefile,当再次执行时
#$(KERNELRELEASE)已经定义，make将读取else之前的内容
make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -rf *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers
endif

相应的解释如上
开如编译内核：必须要是超级用户
在当前路径下输入make
编译完成后，输入insmd HelloWorld.ko进行内核的加载,使用dmesg |tail可以查看内核的输出信息。
移除内核采用rmmod HelloWorld 相应的使用dmesg|tail可以看到打印出GoodBye
Printk可能没有输出到屏幕上，这与KERN_ALERT的优先级有关，说明还不够高，内核输出的内容实际在/var/log/kern.log中，可以vim /var/log/kern.log查看。
内核模块与应用程序的不同：
1：应用程序运行后就会处理相应的任务，而内核模块注册后是用来服务于将来请求，并且初始化函数加了__init之后，调用完后，内存空间立即释放。
2：应用程序终止时可以不用负责回收资源，由操作系统来维护，但内核模块在除时必须释放资源。
3：应用程序可以调用相应的库函数，而内核模块能够调用的则只要内核中输入的那些函数。在内核模块的编程中，源文件不应当包括通常的头文件，但也有例外，如<stdarg.h>等少部分头文件是仅有的例外。
4：错误的处理方式不同，在应用程序中段错误，可以由相应的调试程序进行检查更改，但内核模块中，段错误，如果不终止整个系统的话，就会终止当前进程。
用户空间与内核空间：
应用程序在用户空间运行，而内核模块是在内核空间内运行的。每种模式都有它自已的内存映射，它自已的地址空间。
内核与当前进程的关系:
内核模块做的大部份动作是代表一个特定进程的，内核代码可以引用当前进程，通过存取全局项current,它在<asm/cuurent.h>定义：
#define current get_current()//通过这个宏定义可以获取指向task_struct的任务指针
内核代码可以通过current来使用进程特定的信息。
内核符号表：
内核模块在加载时通过查找内核符号表来解决未定义的符号，内核符号表包涵了全局内核项的地址，当加载一个模块时，模块中输出的符号也将成为内核符号表的一部分。
模块的输入符号通常采用以下两种形式：
EXPORT_SYMBOL(name)
EXPORT_SYMBOL_GPL(name)
上面的宏定义中的任何一个使得给定的符号在模块外使用，_GPL版本的宏定义只能使符号对_GPL许可的模块可用。
版本依赖：
模块代码一定要为每个它要连接的内核版本重新编译，在模块编译的过程中，其中一步是到当前的内核对读取Makefile文件，在编译的过程中会采用内核树中的文件(vermagic.o)连接你的模块，在这个文件里面有许多有关内核的信息，包括版本...
模块参数：
模块参数由insmod与modprobe在加载时指定。
对前面的HelloWorld.c进行修改如下：
在终端上输入

复制代码

代码如下:

Make
Insmod HelloWorld.ko who=”test” num=10
Dmesg|tail -3

即可以看到。
声明数组参数时采用module_param_array(name,type,num,perm)
Name是数组的名字，type是数组元素的类型，num是数组无数的个数，perm是权限
附:insmod
Insmod将内核模块加载到内存中，它依赖一个在kernel/module.c中定义的系统调用，函数sys_init_module分配内核内存来存放模块，它接着copy模块的代码段到这块内存区，借助内核符号表来解决模块中的内核引用，并且调用模块的初始经函数来启动所有的东西。
Modprobe工具也用来加载一个内核模块到内存，与insmod不同的是，它会查看要加载的模块，看看是否引用了当前内核没有定义的符号。如要有，它会在当前搜索路径下寻找其他模块，看是否这个符号的定义，如果有，则将这个模块也加载进内核。
Rmmod用来去除内核模块，如果内核认为模块还在使用，或者内核配置了不允许去除模块，则模块的卸载会失败。
Lsmod例举出当前系统中加载的所有模块列表。
内核模块编程中函数通常声明为静态的，是因为它们不会在文件之外可见。

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