记一次打印内核进程信息

设计一个模块，列出所有内核线程的程序名、PID号和进程状态

设计一个模块，功能是列出系统中所有内核线程的程序名、PID号和进程状态。主要步骤：

1. 阅读内核源代码，了解进程描述符task_struct中与本实验有关的成员项，以及访问进程队列的宏for_each_process；
2. 分析内核模块实例，掌握内核模块的主要构成；
3. 阅读Makefile文件，理解内核模块编译、加载过程；

实验过程

• c文件

  #include <linux/sched.h>
  #include <linux/init.h>
  #include <linux/module.h>
  #include <linux/kernel.h>
  
  //#define for_each_process(p) 
  
  static int hello_init(void)
  {
      struct task_struct *p = NULL;
      printk(KERN_ALERT"名称\t 进程号\t 状态\t \r\n");
  
      for_each_process(p)
          printk(KERN_ALERT "%d\t%d\t%d\n \r\n",p->comm,p->pid, p->state);
  
      return 0;
  }
  static void hello_exit(void)
  {
      printk(KERN_ALERT "hello world exit \r\n");
  }
  
  module_init(hello_init);//加载函数
  module_exit(hello_exit);        //卸载函数
  MODULE_LICENSE("GPL"); //许可证申明
  MODULE_DESCRIPTION("list taskinfo module");
  
  MODULE_AUTHOR("thirty14");
  

• Makefile文件：

  ifneq ($(KERNELRELEASE),)
      obj-m:=readprocess.o
  else
      KDIR:= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
      PWD:= $(shell pwd)
  
  default:
      $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules  
  clean:
      $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean
  endif
  

• 验证一下

  $ make				# 编译
  $ insmod hello.ko	# 插入内科
  $ dmesg				# 查看内核 debug message
  

• 试验结束

实验参考：

一、Linux的内核模块

​ 内核模块是Linux内核向外部提供的一个插口，其全称为动态可加载内核模块（Loadable Kernel Module，LKM），简称模块。Linux内核之所以提供模块机制，是因为它本身是一个单内核（monolithic kernel）。单内核的最大优点是效率高，因为所有的内容都集成在一起，但其缺点是可扩展性和可维护性相对较差，模块机制就是为了弥补这一缺陷。

​ 模块是具有独立功能的程序，它可以被单独编译，但不能独立运行。它在运行时被链接到内核作为内核的一部分在内核空间运行，这与运行在用户空间的进程是不同的。模块通常由一组函数和数据结构组成，用来实现一种文件系统、一个驱动程序或其他内核上层的功能。

​ 总之，模块是一个为内核（从某种意义上来说，内核也是一个模块）或其他内核模块提供使用功能的代码块。

1. 利用内核模块的动态装载性的优点
   将内核映象的尺寸保持在最小，并具有最大的灵活性；便于检验新的内核代码，而不需重新编译内核并重新引导。

2. 内核模块的缺点
   装入的内核模块和其他内核部分一样，具有相同的访问权限，因此，差的内核模块会导致系统崩溃；为了使内核模块访问所有内核资源，内核必须维护符号表，并在装入和卸载模块时修改这些符号表；有些模块要求利用其他模块的功能，因此，内核要维护模块之间的依赖性。内核必须能够在卸载模块时通知模块，并且要释放分配给模块的内存和中断等资源；内核版本和模块版本的不兼容，也可能导致系统崩溃。

• 相关操作说明：

  • 必需模块函数

    module_init(hello_init); 	// 载入入口函数
    module_exit(hello_exit);  	// 卸载模块退出函数
    

  • 可选模块函数

    MODULE_LICENSE(“*******”);	// 许可证申明
    MODULE_AUTHOR(“********”);	// 作者申明
    MODELE_DESCRIPTION(“***”);	// 模块描述
    MODULE_VERSION(“V1.0”);		// 模块版本
    MODULE_ALIAS("*********");	// 模块别名
    

  • 加载内核模块

    $ insmod hello.ko	# 载入模块
    $ rmmod hello		# 卸载模块
    

  • 查看加载模块是否成功

    $ dmesg					# 查看内核信息
    

试验相关的内核代码

1. 进程控制块的相关内容

   // linux/sched.h文件
   
   #define TASK_RUNNING 0
   #define TASK_INTERRUPTIBLE 1
   #define TASK_UNINTERRUPTIBLE 2
   #define __TASK_STOPPED 4
   #define __TASK_TRACED 8
   #define EXIT_ZOMBIE 16
   #define EXIT_DEAD 32
   #define TASK_DEAD 64
   #define TASK_WAKEKILL 128
   #define TASK_WAKING 256
   #define TASK_PARKED 512
   
   struct task_struct {
       volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
       struct list_head tasks;
       struct mm_struct *mm;
       pid_t pid;
       pid_t tgid;
       struct task_struct __rcu *real_parent; /* real parent process */
       struct task_struct __rcu *parent; /* recipient of SIGCHLD, wait4() reports */
       char comm[TASK_COMM_LEN]; /* executable name excluding path */
   }
   

2. for_each_process§ 宏

   // 宏for_each_process(p)的功能是扫描整个进程链表
   #define for_each_process(p)	\
   	for (p = &init_task ; (p = next_task(p)) != &init_task ; )
   
   // 使用方法 先定义一个task_struct结构的指针
   struct task_struct *p;	
   for_each_process(p){
   	// 使用for遍历链表，查找所有任务
   }