linux驱动基础开发2——linux 驱动开发前奏（模块编程）-转

最新推荐文章于 2024-07-17 09:04:38 发布

xp5xp6

最新推荐文章于 2024-07-17 09:04:38 发布

阅读量290

点赞数

分类专栏： linux

linux 专栏收录该内容

95 篇文章

订阅专栏

本文深入探讨了Linux内核模块的机制，包括如何通过模块实现内核功能的动态加载与卸载，以及如何定义和使用模块参数。详细解释了模块加载函数、模块卸载函数、模块声明与描述等内容，并通过实例展示了模块参数的传递过程，以及导出内核符号并被其他模块引用的方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、linux内核模块简介

linux内核整体结构非常庞大，其包含的组件也非常多。我们怎么把需要的部分都包含在内核中呢？

一种办法是把所有的需要的功能都编译到内核中。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删除功能，不得不重新编译内核，工作效率会非常的低，同时如果编译的模块不是很完善，很有可能会造成内核崩溃。

linux提供了另一种机制来解决这个问题，这种集中被称为模块，可以实现编译出的内核本身并不含有所有功能，而在这些功能需要被使用的时候，其对应的代码可以被动态的加载到内核中。

二、模块特点：

1）模块本身并不被编译入内核，从而控制了内核的大小。

2）模块一旦被加载，他就和内核中的其他部分完全一样。

注意：模块并不是驱动的必要形式：即：驱动不一定必须是模块，有些驱动是直接编译进内核的；同时模块也不全是驱动，例如我们写的一些很小的算法可以作为模块编译进内核，但它并不是驱动。就像烧饼不一定是圆的，圆的也不都是烧饼一样。

三、最简单的模块分析

1）以下是一个最简单的模块例子

[cpp] view plain copy

#include <linux/init.h> /* printk() */
#include <linux/module.h> /* __init __exit */
static int __init hello_init(void) /*模块加载函数，通过insmod命令加载模块时，被自动执行*/
{
printk(KERN_INFO " Hello World enter\n");
return 0;
}
static void __exit hello_exit(void) /*模块卸载函数，当通过rmmod命令卸载时，会被自动执行*/
{
printk(KERN_INFO " Hello World exit\n ");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_AUTHOR("dengwei"); /*模块作者，可选*/
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); /*模块许可证明，描述内核模块的许可权限，必须*/
MODULE_DESCRIPTION("A simple Hello World Module"); /*模块说明，可选*/
MODULE_ALIAS("a simplest module"); /*模块说明，可选*/<span style="font-family:SimSun;font-size:18px;color:#FF0000;"><strong>
</strong></span>

2) 以下是编译上述模块所需的编写的makefile

[cpp] view plain copy

obj-m :=hello.o //目标文件
#module-objs := file1.o file.o //当模块有多个文件组成时，添加本句
KDIR :=/usr/src/linux //内核路径，根据实际情况换成自己的内核路径，嵌入式的换成嵌入式，PC机的指定PC机路径
PWD := $(shell pwd) //模块源文件路径
all:
$(MAKE) -C $(KDIR) SUBDIRS=$(PWD) modules
@rm -rf *.mod.*
@rm -rf .*.cmd
@rm -rf *.o
@rm -rf Module.*
clean:
rm -rf *.ko

最终会编译得到：hello.ko文件

使用insmodhello.ko将模块插入内核，然后使用dmesg即可看到输出提示信息。

常用的几种模块操作：

insmod XXX.ko 加载指定模块

lsmod 列举当前系统中的所有模块

rmmod XXX 卸载指定模块（注意没有.ko后缀）

dmesg 当打印等级低于默认输出等级时，采用此命令查看系统日志

3）linux内核模块的程序结构

1.模块加载函数：

Linux内核模块一般以__init标示声明，典型的模块加载函数的形式如下:

[cpp] view plain copy

static int __init myModule_init(void)
{
/* Module init code */
PRINTK("myModule_init\n");
return 0;
}
module_init(myModule_init);

模块加载函数的名字可以随便取，但必须以“module_init(函数名)”的形式被指定；

执行insmod命令时被执行，用于初始化模块所必需资源，比如内存空间、硬件设备等；

它返回整形值，若初始化成功，应返回0，初始化失败返回负数。

2.模块卸载函数

典型的模块卸载函数形式如下：

[cpp] view plain copy

static void __exit myModule_exit(void)
{
/* Module exit code */
PRINTK("myModule_exit\n");
return;
}
module_exit(myModule_exit);

模块卸载函数在模块卸载的时候执行，不返回任何值，需用”module_exit(函数名)”的形式被指定。

卸载模块完成与加载函数相反的功能：

若加载函数注册了XXX，则卸载函数应当注销XXX

若加载函数申请了内存空间，则卸载函数应当释放相应的内存空间

若加载函数申请了某些硬件资源（中断、DMA、I/0端口、I/O内存等），则卸载函数应当释放相应的硬件资源

若加载函数开启了硬件，则卸载函数应当关闭硬件。

其中__init 、__exit 为系统提供的两种宏，表示其所修饰的函数在调用完成后会自动回收内存，即内核认为这种函数只会被执行1次，然后他所占用的资源就会被释放。

3.模块声明与描述

在linux内核模块中，我们可以用MODULE_AUTHOR、MODULE_DESCRIPTION、MODULE_VERSION、MODULE_TABLE、MODULE_ALIA，分别描述模块的作者、描述、版本、设备表号、别名等。

[cpp] view plain copy

MODULE_AUTHOR("dengwei");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_DESCRIPTION("A simple Hello World Module");
MODULE_ALIAS("a simplest module");

四、有关模块的其它特性

1）模块参数：

我们可以利用module_param(参数名、参数类型、参数读写属性) 为模块定义一个参数，例如：

[cpp] view plain copy

static char *string_test = “this is a test”;
static num_test = 1000;
module_param (num_test,int,S_IRUGO);
module_param (steing_test,charp,S_ITUGO);

在装载模块时，用户可以给模块传递参数，形式为：”insmod 模块名参数名=参数值”，如果不传递，则参数使用默认的参数值

参数的类型可以是：byte,short,ushort,int,uint,long,ulong,charp,bool；

权限：定义在linux/stat.h中，控制存取权限，S_IRUGO表示所有用户只读；

模块被加载后，在sys/module/下会出现以此模块命名的目录，当读写权限为零时：表示此参数不存在sysfs文件系统下的文件节点，当读写权限不为零时：此模块的目录下会存在parameters目录，包含一系列以参数名命名的文件节点，这些文件节点的权限值就是传入module_param()的“参数读/写权限“，而该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、参数读写权限等)”，当不需要保存实际的输入的数组元素的个数时，可以设置“数组长“为0。

运行insmod时，使用逗号分隔输入的数组元素。

下面是一个实际的例子，来说明模块传参的过程。

[cpp] view plain copy