初识Linux内核-DIY内核模块

本节用到的命令

命令	用途
lsmod	列出内核中当前被加载的模块
ls	list按指定需求列出文件列表
ll	“ls -a -l” 的别名
cat	内建阅读器，像notepad
modinfo	获取核心Module信息
readelf	一款工具用来展示elf文件内部的信息

分层

内核状态
内核空间里的部件
设备驱动程序

Linux中Moudle特指可加载内核模块
LKM

DIY一个刘姥姥程序带领我们进入内核大门

//main.c

    /*定义了内核模块编写最基本宏和结构体，位于linux-[version]/include/linux/module.h*/
    #include <linux/module.h>
    //__init GCC工具链，初始化
    static int __init llaolao_init(void)
    {
        int n = 0x1937;
        printk(KERN_INFO "Hi,I am llaolao at address 0x%p stack 0x%p.\n",
        llaolao_init,&n);

        return 0;   
    }

static void __exit llaolao_exit(void)
{
    printk("Exiting from 0x%p.....Bye,优快云 Friends\n",llaolao_exit);

}
//回调函数，被动调用
module_init(llaolao_init);
module_exit(llaolao_exit);

MODULE_AUTHOR("YY");
MODULE_DESCRIPTIONJ("LKM example - llaolao");
MODULE_LICENSE("GPL");/*非许可协议，不能调用其他模块代码，不能调用很多内核函数，强行call会失败*/

谈Moudle.h

Moudle.h很早的时候就存在了。
第一代作者是：Richard Hendersion

第二代作者是：Rusty Russell
由于前代linux暴露出来的缺陷XXX，开始重写。netfilter/iptables主要贡献者。

此外module.h还包含一个重要结构：

该结构是内核模块的“户籍档案”
颇为庞大的结构体
以链表形式相互关联，模块列表
只是LKM，不包括内核本身

Linux命令：
lsmod
列出当前加载的module.
module数量和系统复杂度，架构复杂度，以及硬件数量密切相关。

<linux/init.h>
#define module_init(......)......
#define module_exit(......)......

上面两个宏在实际代码中利用了attribute机制取到函数地址.

链接

Makefile文件相当于执行

    $ make -C /lib/modules/x.y.z/build SUBDIRS=<> modules

ll和ls的区别
ll可以列出查看”.”开头的隐藏文件或文件夹
x.ko文件：可加载的LKM文件
x.o文件：编译.c产生的object文件
x.mod.c GCC工具链根据module.h中所定义宏内的编译指令动态生成。
加载模块时用以校验依赖的内核函数，
__moduversions section。
对被调用函数进行CRC检查来倡导源码开源，如果不是在本版本的Linux编译的很可能拒绝。检查代码在：kernel/module.c check_version(……)

查看.ko

    $ modinfo *.ko

ELF是Linux基础格式,.ko其实是ELF格式的文件，具体格式请参照《Executable and Linking Format (ELF) Specification 1.2》

    $readelf - h llaolao.ko

下表来自《Executable and Linking Format (ELF)》Optional部分与我经历实际情况不符，需要深究！

链接后	内存中
ELF Header	ELF Header
Program Header Table(Optional)	Program Header Table
Section 0	Setion 0
Section 1	Section 1
Section …	Section …
Section X	Section X
Section Header Table	Section Header Table (Optional)

内核态与用户态

天行健，君子自强不息
地势坤，君子厚德载物

分层

……
NTOSKRNL.EXE
HAL.DLL
Hardware

学习笔记整理自张银奎先生的讲座“Linux内核开发与调试”。
2016年9月20日