linux核心模組

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• 一個簡單的驅動

　　模組的使用能使linux核心便於裁剪，根據不同的應用需求得到一個最小的核心，同時調試核心驅動也更為方便，比如如果調試i2c驅動，如果不採用模組的方式，那麼每次修改i2c驅動就得編譯整個核心，對於編譯調試極其耗時，使用模組，一個簡單的insmod就將模組載入進了核心，如果覺得不合適，需要調試，只需要rmmod就可以將模組卸載。

　　一個簡單的驅動模組:

 1 #include <linux/init.h> 2 #include <linux/module.h> 3 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); 4  5 static int __init test_init(void) 6 { 7     printk(KERN_ALERT"test modules init\n"); 8     return 0; 9 }10 11 static void __exit test_exit(void)12 {13     printk(KERN_ALERT"test modules exit\n");14 }15 16 17 module_init(test_init);18 module_exit(test_exit);

 　　這個驅動什麼都沒幹，就列印了幾句話，但是具備了驅動程式最基本的幾個要素：

1. 　驅動初始化函數 XXX_init(void)，使用宏module_init(test_init);告訴核心這是模組的初始化函數入口。
2. 　驅動退出函數XXX_exot(void)，使用宏module_exit(test_exit);告訴核心這是模組的退出函數入口。
3.    驅動模組遵循的協議　MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL")

　　注意到初始化函數和退出函數分別被__init,__exit修限定，其實不用它們來限定２個函數也是可以的，那麼用不用這２個東西限定有什麼區別呢?首先看它們到底是２個什麼東西：

1 #define __init        __section(.init.text) __cold notrace2 #define __exit          __section(.exit.text) __exitused __cold notrace

　　是２個宏，其中__section也是個宏

1 # define __section(S) __attribute__ ((__section__(#S)))

 

　　__attribute__是針對gcc的特有關鍵字，__attribute__ 可以設定函數屬性（Function Attribute ）、變數屬性（Variable Attribute ）和類型屬性（Type Attribute ）,我見的比較多的是在設定資料結構的對齊屬性上：

1 struct S {2 3 short b[3];4 5 } __attribute__ ((aligned (8)));

 

　　在這裡設定為.init.text是指把這個函數放到特殊的.init.text段，看過彙編代碼就可能有映象.text段，也就是程式碼片段，函數都是放這個段的。.init.text段的特性是等模組載入完了，這個段將被釋放，因為就好比我們寫一個單片機程式一樣，一般都會有個init函數，它完了就是個死迴圈，驅動實際在運行過程中XXX_init函數就沒有什麼作用了，因此就可以把XXX_init函數載入到記憶體的那段釋放掉，騰出空間來給別人用。

　　__exit就是在卸載模組完成後，將它標識的函數所佔用的記憶體釋放。

　　除了__init，__exit,還有__initdata，__exitdata。作用基本類似，我原本猜想帶data的應該是修飾僅在初始化函數和退出函數裡面用到的全域變數，比如一個數組之類的東西，但是我試了用__initdata修飾函數好像編譯並不報錯，暫時不深究。

　　MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL")，少了它不影響編譯，但是載入模組的時候會警告提示這個模組汙染了核心：

　　[22321.826339] test: module license ‘unspecified‘ taints kernel.
　　[22321.826349] Disabling lock debugging due to kernel taint
　　[22321.826759] test modules init

 

• 編譯並載入，卸載這個驅動

　　編譯模組的makefile

 1 ifneq ($(KERNELRELEASE), ) 2     obj-m := test.o book.o 3 else 4      KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build 5     PWD := $(shell pwd) 6 defualt:     7     $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules 8 endif 9 10 clean:11         rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions modules.order  Module.symvers12 13 .PHONY:clean

 

 

 

　　載入模組:　　

1 sudo insmod test.ko

 

 

 

　　為了圖方便，使用一個簡單的shell指令碼監視dmesg的輸出，指令碼如下：

 

1 #!/bin/bash2 3 set -o nounset                              # Treat unset variables as an error4 5 while true6 do7     dmesg -c 8     sleep 19 done

 

 

 

 　　卸載模組：

 1 sudo rmmod test 

　　卸載模組不需要後面的.ko。

 

• 指定和匯出模組的參數

　　參數在驅動裡面必須是一個全域變數，一般加static限定。

　　聲明參數，使用宏：

1 module_param(<參數名>, <參數類型>, <參數讀寫權限>); 

　　參數類型支援:byte、short、ushort、int、uint、long、ulong、charp(字元指標)、bool 或 invbool(布爾的反)

 

 　　例如:

1 static int num = 5;2 3 module_param(num, int, S_IRUGO);4 5 static int __init test_init(void)6 {7     printk(KERN_ALERT"num:%d\n",num);8     return 0;9 }

 

 

 　　如果在insmod的時候,指定num的值：

 1 insmod num=10

　　那麼輸出:num:10

　　需要注意的是，參數在聲明時要給一個預設值，因為如果insmod指定參數值，那麼它就使用這個預設值。

　　一個參數(在驅動裡面的一個全域變數)怎麼會有讀寫權限?載入這個模組後，進入/sys/module目錄，會看到一個test的目錄，這個目錄記錄了這個test模組的一些資訊，與未加模組參數的時候相比，它多出了一個parameters的目錄，進如這個目錄，發現會有個與模組參數同名的num檔案，cat它裡面的內容就是它的預設值５，再查看這個num檔案的許可權：

　　-r--r--r-- 1 root root 4096 5月   3 21:30 num
　　和我在代碼中指定的一樣，原來許可權就是指這個檔案的許可權，參數與之對應的一個檔案，也就是說參數的預設值是可以被更改的，只要許可權拿到了，而我們使用insmod num=10的方法並不是修改這個預設值(很明顯，我指定num為10成功了，但是我並沒有對num檔案的寫入權限)，只是在載入模組時覆蓋變數的值。

　　使用 cat /proc/kallsyms | grep "\[test\]"查看與test.ko這個模組相關的符號：

1 　　00000000 t test_exit    [test]2 　　00000000 r __param_num    [test]3 　　00000000 r __param_str_num    [test]4 　　00000000 d num    [test]5 　　00000000 d __this_module    [test]6 　　00000000 t cleanup_module    [test]

 

　　可以看到２個我們預料中的符號，num和test_exit，如果我們不使用__init限定test_init，那麼可以看到test_init也在裡面，也就證明了__init的作用是在調用初始化函數後釋放了與之對應的記憶體:

1 00000000 t test_init    [test]2 00000000 t test_exit    [test]3 00000000 r __param_num    [test]4 00000000 r __param_str_num    [test]5 00000000 d num    [test]6 00000000 d __this_module    [test]7 00000000 t cleanup_module    [test]8 00000000 t init_module    [test]

 

　　使用module_param是指外面可以傳一個值進來，如果要這個值對外可見，我們明顯不能採用去掉static限定的辦法，而是使用EXPORT_SYMBOL(num);這個宏是指將模組內的全域變數nuｍ對外可見，它不僅僅可以用於變數也可以對函數起作用。

模組Ａ:

 1 #include <linux/init.h> 2 #include <linux/module.h> 3 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); 4  5 static int num = 5; 6 module_param(num, int, S_IRUGO); 7  8 static int __init test_init(void) 9 {10     printk(KERN_ALERT"test modules init\n");11     return 0;12 }13 14 static void test_saymyname(void)15 {16     printk(KERN_ALERT"you call me\n");17 }18 static void __exit test_exit(void)19 {20     printk(KERN_ALERT"test modules exit\n");21 }22 23 24 module_init(test_init);25 module_exit(test_exit);26 EXPORT_SYMBOL(test_saymyname);

 

模組Ｂ調用模組Ａ的 test_saymyname

 1 #include <linux/init.h> 2 #include <linux/module.h> 3 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); 4  5 extern void test_saymyname(void); 6  7 static int __init book_init(void) 8 { 9     test_saymyname();10     return 0;11 }12 13 static void __exit book_exit(void)14 {15     printk(KERN_ALERT"book modules exit\n");16 }17 18 module_init(book_init);19 module_exit(book_exit);

 

分別insmod test.ko和insmod book.ko,再卸載模組時，如果先卸載test.ko會發現提示test.ko裡面有函數被book.ko調用，無法卸載，只有先卸載book.ko才行。

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