Linux核心模組編程初識

Linux 有許多功能是通過模組的方式,  在需要時才載入 kernel。 如此可使 kernel 較為精簡,進而提高效率,以及保有較大的彈性。這些可動態載入的模組,通常是系統的裝置驅動程式。載入模組採用 insmod 指令,其常用文法如下。
 insmod [-fkmpsvxX] [-o<模組名稱>] [模組檔案]
 其中的參數解釋如下。
  -f:不檢查目前 kernel 版本與模組編譯時間的 kernel 版本是否一致,強制將模組載入。
  -k:將模組設定為自動卸載。
  -m:輸出模組的載入資訊。
  -p:測試模組是否能正確地載入 kernel。
  -s:將所有資訊記錄在系統記錄檔案中。
  -v:執行時顯示詳細的資訊。
  -x:要匯出模組的外部符號。
  -X:匯出模組所有的外部符號,此為預設定。
  • rmmod(卸載模組)指令

  Linux 把系統的許多功能編譯成一個個單獨的模組,待有需要時再分別載入它們,如果不再需要這些模組的時候,就可以使用 rmmod 命令來卸載這些模組。其文法如下。
  rmmod [-as] [模組名稱...]
  其使用參數說明如下。
  -a:刪除所有目前不需要的模組。
  -s:把資訊輸出至 syslog 常駐服務,而非終端機介面

/* hello.c */
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

static  int  hello_init(void)
{
       printk(KERN_ALERT "Hello, World/n");
       return  0;
}

static  int  hello_exit(void)
{
      printk(KERN_ALERT "Goodbye, cruel world/n");
}

module_init(hello_init);

module_exit(hello_exit);
這個模組什麼也不幹，只是在模組載入時列印一條資訊，卸載時也列印一條資訊。麻雀雖小，但五髒具全，MODULE_LICENSE()指明認證方式，現在支援的有：“GPL” “GPL v2" "GPL and additional rights" "Dual BSD/GPL" "Dual MIT/GPL" "Dual MPL/GPL" "Proprietary"，這是核心2.6裡新添加的，實驗發現它不是必需的。module_init()指明模組的入口，這是必需的；module_exit()指明模組的出口，這也是必需的。

編譯使用make的擴充功能，在與hello.c同一目錄下建立一個
Makefile檔案，內容如下：

/* Makefile */

TARGET=hello
KDIR=/usr/src/linux-headers-2.6.31-19-generic
PWD=$(shell pwd)

obj-m:=$(TARGET).o
default:
 make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
其中TARGET指明了目標檔案的名字，KDIR指明了引用標頭檔的位置，請根據具體情況修改該檔案。不過有幾點要說明，模組的編譯需要有一個核心源碼的目錄結構，如果有核心源碼當然更好，直接把KDIR改為源碼的路徑就OK了。當然只有一個核心目錄結構也就可以了，畢竟需要的只是標頭檔，及一些編譯指令碼，在Linux各發行版的/usr/src/下是有這樣一個目錄結構的，比如我的系統為Ubuntu9.10，核心為2.6.31-19的通用版，在/usr/src/下就有linux-headers-2.6.31-19-generic這樣一個目錄。所以我使用KDIR=/usr/src/linux-headers-2.6.31-19-generic。其實還有一個目錄名為linux-headers-2.6.31-19，而且你會發現linux-headers-2.6.31-19-generic裡的大部分檔案只是指向linux-headers-2.6.31-19的一些連結，不過linux-headers-2.6.31-19裡面預設缺少一些編譯模組所需要的檔案，不要使用它。

接下來，你只要使用make命
令，就可以進行編譯了，make會為你處理好一切，它會根據KDIR找到編譯所需要的檔案。如果你運氣好的話，你的目前的目錄下就會成生hello.o
hello.mod.o hello.mod.c modules.order Module.markers Module.symvers
hello.ko，當然可愛的hello.ko就是我們想要的。到此你的模組已經成功產生了，接下來便可以載入這個模組看看效果了。

使用
insmod ./hello.ko來載入模組，如果你遇到insmod: error inserting 'hello.o'  :-l
invalid module
format這樣的錯誤，不用驚慌，並不是你的模組有問題，而是你當前啟動並執行核心版本與你編譯連結的標頭檔版本不一致，所以會出現格式不對的問題。此時，
你可以更換系統核心，也可以下載一個與系統版本一致的核心源碼重新編譯該模組。如果你沒有遇到任何問題，也沒有列印出任何資訊，那麼恭喜你，你的核心載入
成功了，你可以使用lsmod命令來羅列出當前你系統載入的所有模組，相信你在列表中會找到hello的。你可能會疑惑，為什麼沒有如我們想像中的那樣，
列印出"Hello,
World"？呵呵，這是因為printk並不會把列印內容列印到你當面的終端，要知道模組是運行在核心態的，而你所能面對的是使用者態，核心態的列印資訊
需要通過log或者dmesg命令來查看，想看到列印結果，最簡單的方法是敲入dmesg命令，你就可以看到你所希望看到的資訊了，同時，你也可以開啟
/var/log/message這個檔案進行查看。

最後，使用rmmod
hello來卸載模組，同樣，使用dmesg可以看到列印出的"Goodbye, cruel world"。