编写简单的Linux2.6内核模块

时间：2010-12-08 来源：cexoyq

您的内核必须已经启用这些选项进行了编译：

                        Loadable module support --->
                        [*] Enable loadable module support
                        [*]   Module unloading
                        [ ]   Module versioning support (EXPERIMENTAL)
                        [*]   Automatic kernel module loading

如果按照第一篇教程中的说明编译内核，那么就已经正确地设置了这些选项。否则，修改这些选项，重新编译内核，并引导到新内核。

一个简单的模块骨架

首先，找到编译当前 Linux 内核的源代码。将目录切换到 Linux 源代码目录中的 drivers/misc/。现在，拷贝下面的代码并将其粘贴到一个名为 mymodule.c 的文件：

                        #include <linux/module.h>
                        #include <linux/init.h>
                        static int __init mymodule_init(void)
                        {
                        printk ("My module worked!\n");
                        return 0;
                        }
                        static void __exit mymodule_exit(void)
                        {
                        printk ("Unloading my module.\n");
                        return;
                        }
                        module_init(mymodule_init);
                        module_exit(mymodule_exit);
                        MODULE_LICENSE("GPL");

保存这个文件，并在同一目录下编辑 Makefile 文件。添加这一行：

obj-m += mymodule.o

编译模块：

# make -C <top directory of your kernel source> SUBDIRS=$PWD modules

使用 insmod ./mymodule.ko 加载这个模块，并查看是否打印了您的消息： dmesg | tail。应该会在输出的结束处看到：

My module worked!

现在删除内核模块：rmmod mymodule。再次查看 dmesg；应该会看到：

Unloading my module.

这样您就已经编写并运行了一个新的内核模块！恭喜！

模块/内核接口

现在，我们来做一些与您的模块有关的更有趣的事情。要了解的一个关键内容是，模块只能“看到”内核故意让它访问的函数和变量。首先，我们以错误的方式来进行尝试。

编辑文件 kernel/printk.c，在所有包含文件之后其他全局变量声明附近（但要在所有函数之外）添加下面一行：

int my_variable = 0;

现在重新编译内核并引导到新内核。然后，将下面的内容添加到模块的 mymodule_init 函数起始处，置于其他代码之前。

                        extern int my_variable;
                        printk ("my_variable is %d\n", my_variable);
                        my_variable++;

保存修改并重新编译模块：

# make -C <top directory of your kernel source> SUBDIRS=$PWD modules

加载模块（这将失败）：insmod ./mymodule.ko。模块的加载会失败，并给出消息：

insmod: error inserting './mymodule.ko': -1 Unknown symbol in module

这说明内核不允许模块访问那个变量。当模块加载时，它必须解析所有外部引用，比如函数名或者变量名。如果它不能找到内核导出的符号列表中所有未解析的名称，那么模块就不能写入那个变量或者调用那个函数。在内核中某个地方有为变量 my_variable 分配的空间，但模块不知道是哪里。

为解决此问题，我们将把 my_variable 添加到内核导出的符号列表中。在很多内核目录中，都有一个特定的文件，用于导出在那个目录中定义的符号。再次打开 kernel/printk.c 文件，在变量声明之后添加下面一行：

EXPORT_SYMBOL(my_variable);

重新编译并重新引导到新内核。现在再一次尝试加载模块：insmod ./mymodule.ko。这一次，当查看 dmesg 时，应该看到：

                        my_variable is 0
                        My module worked!

重新加载模块：

# rmmod mymodule && insmod ./mymodule.ko

现在应该看到：

                        Unloading my module.
                        my_variable is 1
                        My module worked!

每次重新加载那个模块，my_variable 都会增 1。您正在读写一个在主内核中定义的变量。只要被 EXPORT_SYMBOL() 显式地声明，模块就可以访问主内核中的任何变量。例如，函数 printk() 是在内核中定义的，并且在文件 kernel/printk.c 中被导出。

简单的可引导内核模块是用来研究内核的一个有趣的途径。例如，可以使用一个模块来打开或关闭 printk，方法是在内核中定义一个变量 do_print（它初始化为 0）。然后，让所有 printk 都依赖于“do_print”：

                        if (do_print) {
                        printk ("Big long obnoxious message\n");
                        }

然后，只有当您的模块被加载时才打开它。

模块参数

引导模块时，可以向它传递参数。要使用模块参数加载模块，这样写：

insmod module.ko [param1=value param2=value ...]

为了使用这些参数的值，要在模块中声明变量来保存它们，并在所有函数之外的某个地方使用宏 MODULE_PARM(variable, type) 和 MODULE_PARM_DESC(variable, description) 来接收它们。type 参数应该是一个格式为 [min[-max]]{b,h,i,l,s} 字符串，其中 min 和 max 是数组的长度限度。如果两者都忽略了，则默认为 1。最后一个字符是类型说明符：

                        b       byte
                        h       short
                        i       int
                        l       long
                        s       string

可以在 MODULE_PARM_DESC 的 description 域中添加任何需要的说明符。