第二章：构造和允许模块（part1）

注：这是当初学习《linux设备驱动程序》的学习笔记，只有提纲挈领的作用，不足之处还请大家多多包涵，多多指点。

Hello world模块

模块能够调用printk是因为在insmod函数装入模块之后，模块就连接到了内核，可以访问内核的公用符号。

printk( KERN_ALERT” Hello world.\n”);

优先级只是一个字符串，如<1>，该字符串置于printk格式字符串的前面。注意：KERN_ALERT之后并不适用逗号。

核心模块和应用程序的对比

² 应用程序在退出时，可以不管资源的释放或者其他的清楚工作，但模块的退出函数却必须仔细撤销初始化函数所做的一切，否则，在系统重新引导之前某些东西就会残留在系统中。

² printk与printf最大的不同在于它缺乏对浮点数的支持。

² 编写模块代码用到的大多数头文件都在include/linux和include/asm目录中，include其他的子目录保存有和特定子系统相关的头文件。

用户空间和内核空间

² 模块运行在所谓的内核空间，而应用程序运行在所谓的用户空间。

² 内核空间和用户空间都有自己的内存映射，也即自己的地址空间。

² 一个驱动程序要执行两种任务：某些函数作为系统调用的一部分而执行，其他函数负责中断处理。

内核中的并发

Linux内核代码（包括驱动程序代码）必须是可重入的。

常见错误：认为只要某段代码没有进入睡眠状态（或者阻塞），就不会产生并发问题。

当前进程

内核代码可通过全局项current来获得当前进程。current在<asm.current.h>中定义，是一个指向struct task_struct的指针，task_struct结构在<linux/sched.h>文件中定义。current指针指向当前正在运行的程序，在open、read等系统调用的执行过程中，当前进程指的是调用这些系统调用的进程。

设备驱动程序只要包含<linux/sched.h>头文件即可引用当前进程。如：

printk(KERN_INFO “The process is \” %s \” (pid %i) \n”, current->comm, current->pid);

current->comm中式当前进程所执行的程序文件的基本名称。

其他的一些细节

内核栈非常小。

内核API中看到具有两个下划线（__）的函数名称。这种函数通常是接口的底层组件，应谨慎使用。

内核代码不能实现浮点数运算。

编译和装载

编译模块

如果我们邀构造的模块名称为module.ko，并由两个源文件（如file1.c和file2.c）生成，则正确的makefile可以编写如下：

obj-m := module.o

module-objs := file1.o file2.o

如果内核源代码树保存在~/kernel-2.6目录中，则用来构造模块的make命令应该是（在包含模块源代码和makefile的目录中键入）

make –C ~/kernel-2.6 M=’pwd’ modules

装载和卸载模块

insmod将模块的代码和数据装入内核，然后使用内核的符号表解析模块中任何为解析的符号。它和ld（链接器）不同，内核不会修改模块的磁盘文件，仅仅修改内存中的副本。

insmod可以接受一些命令行选项，并且可以在加载模块是为其中的整形和字符串型变量赋值。

insmod依赖于定义在kernel/module.c中的一个系统调用。函数sys_init_mudule给模块分配内核内存（vmalloc负责），然后该系统调用将模块正文复制到内存区域，并用内核符号表解析模块中的内核引用，最后调用模块的初始化函数。
modprobe工具：和insmod类似，用来装载模块。和insmod的区别：modprobe会考虑要装载的模块是否引用了一些当前内核不存在的符号，如果有，则在当前模块搜索路径上查找定义了这些符号的其他模块，若找到（即要装载模块所以来的其他模块），则modprobe同时将这些模块装载到内核。insmod在这种情况下会失败，并且在系统日志中记录”unresolved symbols ” 消息。系统日志文件（/var/log/messages）

lsmod程序：列出了当前装载到内核的所有模块。它通过读取/proc/modules虚拟文件来获得这些信息。

版本依赖

linux/version.h自动包含于linux/module.h中，其中的一些宏：

² UTS_RELEASE

扩展为一个描述内核版本的字符串，如”2.6.10”。

² LINUX_VERSION_CODE

扩展为内核版本的二进制表示，版本发行号的每一部分对应一个字节。如2.6.10对应的 是132618(0x02060a)。

² KERNEL_VERSION(major, minor, release)

以组成版本号的三部分为参数，创建证书的版本号。KERNEL_VERSION(2,6,10)扩展为132618。