Linux 内核模块详解：从入门到精通

1. 引言

Linux 作为一个强大的开源操作系统，其核心部分是 Linux 内核（Kernel）。然而，内核本身并不是一个固定不变的整体，而是可以动态扩展的。这种扩展机制就是 内核模块（Kernel Module）。

那么，什么是内核模块？

内核模块是一种可加载的代码，可以动态添加到 Linux 内核中，以提供新的功能（如设备驱动、文件系统支持等），或者扩展现有功能，而无需重新编译整个内核。

本篇文章将带你从 基本概念 开始，逐步深入，分析 内核模块的作用、结构、加载与卸载方式、开发技巧、调试方法，以及 内核模块在 Linux 内核中的位置，帮助你系统掌握 Linux 内核模块的核心知识。

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2. 什么是 Linux 内核模块？

2.1 内核模块的定义

在 Linux 中，内核模块是一种 可动态加载 的代码块，通常以 .ko（Kernel Object）文件形式存在。它们通常用于：

• 设备驱动（Device Drivers）：如 USB、网卡、声卡驱动。
• 文件系统支持（File Systems）：如 ext4、XFS 等。
• 网络协议扩展（Networking Protocols）：如 iptables 过滤规则。
• 系统调用扩展（System Call Extensions）：用于增加或修改现有系统调用。

2.2 内核模块 vs 内核源码

Linux 内核中的代码可以分为 两类：

1. 编译进内核的代码（Built-in Code）
   • 这些代码在编译 Linux 内核时被直接集成到 vmlinux 中。
   • 不能动态加载或卸载。
2. 可加载的内核模块（Loadable Kernel Modules, LKM）
   • 这些模块以 .ko 形式存在