linux内核模块

最新推荐文章于 2025-07-16 19:47:52 发布

linuxyant

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分类专栏： linux-driver 文章标签： linux内核 module table linux list 化工

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1.linux内核的整体机构已经能够非常庞大，而其包含的组件也非常多，我们怎么把需要的部分都包含的内核中呢？

一种方法就是把所有需要的功能都编译到linux kernel，这会导致两个问题，一是生成的内核会很大，二是如果我们要在现有的内核中新增或者删除功能，将不得不重新编译内核。

而linux提供一种机制，这种机制叫做模块(module).模块具有这样的特点：

1.模块本身不被编译入内核镜像，从而控制的内核的大小。

2.模块一旦被加载，它就和内核中的其他部分完全一样。

这里我给一个简单的实现，创建了一个内核模块hello

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

static int __initdata hello_init(void)
{
printk(KERN_INFO "Hello World init\n");
return 0;
}

static void __exitdata hello_exit(void)
{
printk(KERN_INFO"Hello world exit\n");

}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_ALIAS("a hello module");
MODULE_AUTHOR("Yang");
MODULE_DESCRIPTION("A simple hello world modules");

这个简单的内核模块包含内核模块加载函数，卸载函数和对GPL许可权限的声明以及一些描述信息，比如模块的作者，模块的功能描述等

内核模块用于输出的的函数是内核空间的printk而非空户空间的printf，printk的用法和printf基本相似，但printk是可以定义输出级别的。

1.2 linux内核模块程序结构

一个linux内核模块主要由如下几个部分组成：

（1）模块加载函数（一般都需要）

当前通过insmod或者modprobe命令加载内核模块时，模块的加载函数自动被内核执行，完成本模块的相关初始化工作

（2）模块卸载函数（一般都需要）

当通过rmmod命令卸载某模块时，模块的卸载函数会自动被内核执行，完成与模块加载函数相反的功能。

（3）模块的许可证声明（必须）

许可证声明描述内核的许可权限，如果不声明LICENSE，模块被加载时，将收到内核被污染的警告。

（4）模块参数（可选）

模块参数是模块被加载的时候可以被传递给它的值，它本身对应的模块内部的全局变量。

（5）模块导出符号（可选）

啮合模块可以导出符号（symol，对应于函数或者变量），这样其他的模块可以使用本地模块的变量或者函数

（6）模块作者等信息声明（可选）

1.3模块加载函数

linux内核模块加载函数一般以__init标识声明，如下

static init __init hello_init(void)

{

}

module_init(hello_init);

模块记载函数必须以module_init(函数名)的形式被制定，它返回整形值，若初始化成功应返回0，，而在初始化失败时，应该返回错误的编码，在linux内核里错误编码是一个负值，在<linux/errno.h>中定义，包含-ENODEV,-ENOMEM之类的符号值，总是返回相应的错误编码是中非常好的吸光，因为只有这样，用户程序才可以利用perror等方法把它们转换成有意义的错误信息字符串。

在内核中，可以使用request_module(const char *fmt,...)函数加载内核模块

request_module(mod...)

或者

__request_module(bool wait,const char * fmt,...)

这种灵活的方式加载其他的内核模块

在linux中，所有标识符为__init的函数在连接的时候都放在.init.text这个区段内，此外所有的__init函数在区段.initcall.init中还保存了一份函数指针，在初始化时内核会通过这些函数阵阵叼哦那个这些__init函数，并在初始化完成后，释放init区段（包括.init.text, .initcall.init等）。

1.4模块卸载函数

linux内核模块卸载函数一般以__exit标识符声明

static void __exit hello_exit(void)

{

}

module_exit(hello_exit);

模块卸载函数在模块卸载的时候执行，不返回任何值，必须以"module_exit(函数名)"的形式来指定。

通常来说，模块卸载函数要完成与加载函数相反的功能，如下指示：

1.若模块记载函数注册了xxx，则模块卸载函数应该注销xxx。

2.若模块加载函数动态申请了内存，则模块卸载函数应该释放该内存。

3.若模块加载函数申请了硬件资源（中断，DMA通道，I/O端口和I/O内存等）的占用，则模块卸载函数应该释放这些硬件资源。

4.若模块加载函数开启了硬件，则卸载函数中一般要关闭之。

和__init一样,__exit也可以使对应函数在运行完成后自动回收内存。实际上，__init和__exit都是宏，其定义分别为：

#define __init __section(.init.text) __cold notrace

#ifndef __section
# define __section(S) __attribute__ ((__section__(#S)))
#endif

#define __exit __section(.exit.text) __exitused __cold notrace

#ifndef __section
# define __section(S) __attribute__ ((__section__(#S)))
#endif

数据也可以被定义为__initdata 和__exitdata，这两个宏分别为

#define __initdata __section(.init.data)

#define __exitdata __section(.exit.data)

1.5模块参数

可以用module_param(参数名，参数类型，参数读/写权限)为模块定义一个参数，例如：

static char *module_name = "dissecting linux device driver";

static int num = 4000;

module_param(num,int,S_IRUGO);

module_param(module_name,charp,S_IRUGO);

在装载内核模块时，用户可以向模块传递参数，形式为insmode(或modprobe)模块名参数名=参数值，如果不传递，参数将使用模块内定义的缺省值。

参数类型可以是以byte，short，ushort，int，uint，long，ulong，charp（字符指针），bool或invbool，在模块被编译时将module_param中声明的类型与变量定义的类型进行比较，判断是否一致。

模块被加载后，在sys/module/目录下将出现以次模块名命名的目录，当参数读/写权限为0时，表示此参数不存在sysfs文件系统下对应的文件节点，如果此模块存在参数读/写q权限为0的命令行参数，在此模块的目录下还将出现paramteters目录，包含一系列以参数命名的文件节诶点，这些文件的权限值就是传入module_params（）的参数读/写权限，而文件的内容为参数的值。

除此之外，模块也可以拥有参数数组，形式为"module_param_array(数组名，数组类型，数组长，参数读/写权限)"。

下面是一个带参数的内核模块实例

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

static char *list_name = "dissecting linux device drvier";
static int num = 4000;

static int __init hello_init(void)
{
printk(KERN_INFO "list_name :%s\n",list_name);
printk(KERN_INFO "list_name :%d\n",num);
return 0;
}

static void __exitdata hello_exit(void)
{
printk(KERN_INFO"Hello world exit\n");

}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
module_param(num,int,S_IRUGO);
module_param(list_name,charp,S_IRUGO);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_ALIAS("a hello module");
MODULE_AUTHOR("Yang");
MODULE_DESCRIPTION("A simple hello world modules");