【轉】初探linux內核編程，參數傳遞以及模塊間函數調用

http://www.cnblogs.com/yuuyuu/p/5119891.html

ZC: 疑問，最後的 模塊kernel_mod 調用 模塊kernel_fun的函數fun，是成功的OK的。可是 模塊kernel_mod 怎麼就知道 它調用的就是 模塊kernel_fun的fun函數？若是 又有一個 模塊kernel_fun01它也導出了fun函數，此時 模塊kernel_mod調用fun的話調用的是哪個模塊的fun函數？

　　(ZC: 測試了一下，兩個模塊 有相同的導出函數的話，在 加載模塊時[insmod] 會報錯："insmod: error inserting 'kernel_fun01.ko': -1 Invalid module format"，而後 用命令"dmesg |tail -n 10" 能夠看到更明確的信息："kernel_fun01: exports duplicate symbol fun (owned by kernel_fun)"。可見 內核模塊不能導出相同名字的函數...)

　　ZC: 模塊kernel_mod 調用 函數fun，是經過 模塊所在的路徑來找 fun函數的嗎？模塊所在的路徑 找不到的話，就繼續找PATH裏面的路徑？？仍是全部模塊都是在同一個特殊的路徑下？？

ZC: 命令"insmod ???" 安裝的內核模塊，都是位於相同的地方？就是說 相同的路徑？內核模塊有沒有 相對路徑之說？

ZC: 不一樣路徑的模塊 能導出相同函數名的函數嗎？

　　ZC: 答：這樣測試的：kernel_fun.ko 放置於"/home/DriverZ/" 而且已經安裝，將 kernel_fun01.ko 放於"/home/"下 安裝時 報錯"insmod: error inserting 'kernel_fun01.ko': -1 Invalid module format"，"dmesg |tail -n 10" 顯示"kernel_fun01: exports duplicate symbol fun (owned by kernel_fun)"

　　　　ZC: 這樣子的模塊，加載以後，在OS重啓以後 須要再次手動加載。∵上面加載 kernel_fun01.ko時 報錯，而我重啓OS以後 加載kernel_fun01.ko很順利，說明 kernel_fun.ko在OS重啓以後 沒有被自動加載。因而 有以下疑問：

　　　　　　(1)、如何使得內核模塊開機自動加載？

　　　　　　(2)、如何查看 當前已經加載了哪些內核模塊 以及它們的詳細信息？　　　　--> 貌似是 lsmod

 

ZC: 本文章的一些命令：

　　insmod ???.ko 參數名=參數值

　　rmmod ???.ko

　　modinfo ???.ko

　　lsmod

　　dmesg |tail -n 10

　　cat /proc/kallsyms | grep kernel_fun　　　　　　--> 顯示模塊的導出函數(kernel all symbols)

*** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***

 

一.前言                                 

咱們一塊兒從3個小例子來體驗一下linux內核編程。以下：

1.內核編程之hello world

2.模塊參數傳遞

3.模塊間函數調用

二.準備工做                          

首先，在你的linux系統上面安裝linux頭文件，debian系列：

1 $:sudo apt-get install linux-headers-`uname -r`

安裝後，在你的/lib/modules/目錄下有你剛剛安裝的頭文件版本號對應的目錄。頭文件夾下面還有個build文件夾，裏面的Makefile文件是等會要編譯內核模塊用的。如圖，這是我機器上面的：

注意：安裝的頭文件版本必定要和你的系統版本同樣，否則你本身編寫的模塊不能插入到本機的內核。若是你apt-get安裝頭文件時，沒有對應的頭文件，或者你的源裏面放不穩定版本的源後，依然沒有對應的頭文件，你能夠到這裏搜索須要的deb包來安裝。再或者下載跟本機對應的內核源碼來構建環境。

三.內核編程之hello world    

咱們先來了解下內核模塊文件的入口和出口。它由2個宏來註冊入口和出口，分別是：

1 module_init(x);
2 module_exit(x);

這2個宏在頭文件目錄的include/linux/module.h。宏裏面的x表明註冊到內核的入口和出口函數。通俗一點講就是模塊初始化和模塊卸載時調用的函數。

初始化函數的形式：int my_init(void);

退出函數的形式：void my_exit(void);

另外還有一些宏：

MODULE_LICENSE(_license)：模塊的許可證。

MODULE_AUTHOR(_author)：模塊的做者。

MODULE_VERSION(_version)：模塊版本

MODULE_DESCRIPTION(_description)：模塊的描述。

還有一些就不一一舉例了。

如今，我來看最簡單的hello world例子：

文件名：kernel_hello.c

 1 #include <linux/init.h>
 2 #include <linux/module.h>
 3 #include <linux/kernel.h>
 4 
 5 /* 如下4個宏分別是許可證，做者，模塊描述，模塊版本 */
 6 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
 7 MODULE_AUTHOR("yuuyuu");
 8 MODULE_DESCRIPTION("kernel module hello");
 9 MODULE_VERSION("1.0");
10 
11 /* 入口函數 */
12 static int hello_init(void)
13 {
14     printk(KERN_ALERT "hello_init() start\n");
15 
16     return 0;
17 }
18 
19 /* 退出函數 */
20 static void hello_exit(void)
21 {
22     printk(KERN_ALERT "hello_exit() start\n");
23 }
24 
25 /* 註冊到內核 */
26 module_init(hello_init);
27 module_exit(hello_exit);

上面的printk()函數時內核本身實現的輸出函數，KERN_ALERT時輸出信息的級別！

而後再寫一個很簡單的Makefile文件：

1 KERNAL_DIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
2 PWD := $(shell pwd)
3 
4 obj-m := kernel_hello.o
5 
6 default:
7     $(MAKE) -C $(KERNAL_DIR) M=$(PWD) modules

KERNAL_DIR：你剛剛安裝頭文件的目錄

PWD：表明當前你編寫模塊文件的目錄。

obj-m：模塊的依賴目標文件。另外，內核的Makefile文件：obj-m表明將目標文件編譯成模塊，obj-y表明編譯到內核，ojb-n表明不編譯。

-C：執行make的時候，把工做目錄切換到-C後面指定的參數目錄，這裏即頭文件目錄下的build目錄。

M：這個M時內核Makefile裏面的一個變量。做用時回到當前目錄繼續讀取Makefile，這裏的就是讀完build目錄下的Makefile以後再回到咱們的這個目錄，讀取咱們剛剛編寫的那個Makefile。

最後的modules是表明編譯模塊。

如今咱們來編譯下，在咱們編寫Makefile的目錄下執行make，會看到生成了模塊文件kernel_hello.ko

 

查看模塊信息：sudo modinfo kernel_hello.ko

能夠看到剛剛那幾個宏插入的模塊信息。

 如今咱們一口氣執行4個動做：插入模塊，查看內核已插入的模塊，卸載模塊，查看dmesg信息：

能夠看到，模塊在初始化和退出時都打印了函數裏面的信息。

四.模塊參數傳遞                    

模塊的參數傳遞也是一個宏，在頭文件目錄的include/linux/moduleparam.h：

1 module_param(name, type, perm)

name：模塊中的變量名，也是用戶可指定參數名。

type：byte，short，ushot，int，uint，long，ulong，charp，bool這些

perm：模塊的權限控制。跟linux文件權限控制同樣的。

文件名：kernel_hello_param.c

 1 #include <linux/init.h>
 2 #include <linux/module.h>
 3 #include <linux/kernel.h>
 4 
 5 /* 如下4個宏分別是許可證，做者，模塊描述，模塊版本 */
 6 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
 7 MODULE_AUTHOR("yuuyuu");
 8 MODULE_DESCRIPTION("kernel module hello");
 9 MODULE_VERSION("1.0");
10 
11 static char *msg;
12 module_param(msg, charp, 0644);
13 
14 /* 入口函數 */
15 static int hello_init(void)
16 {
17     printk(KERN_ALERT "hello_init() start\n");
18     printk(KERN_ALERT "%s\n", msg);
19 
20     return 0;
21 }
22 
23 /* 退出函數 */
24 static void hello_exit(void)
25 {
26     printk(KERN_ALERT "hello_exit() start\n");
27 }
28 
29 /* 註冊到內核 */
30 module_init(hello_init);
31 module_exit(hello_exit);

比上一個文件，就增長了11，12，18行。注意第12行的charp，是內核的字符指針。

編譯後，傳參插入，dmesg查看信息：

插入的參數msg跟在模塊後面便可。

五.模塊間函數調用                

模塊的函數導出到符號表才能夠供其餘函數使用，須要用到宏：

1 EXPORT_SYMBOL(sym)

該宏在include/linux/export.h裏面。

既然模塊間函數調用，咱們要編寫2個模塊。

文件一：kernel_fun.h

1 #ifndef KERNEL_FUN_H
2 #define KERNEL_FUN_H
3 
4 void fun(void);
5 
6 #endif

文件二，要導出的模塊文件：kernel_fun.c

 1 #include <linux/init.h>
 2 #include <linux/module.h>
 3 #include <linux/kernel.h>
 4 #include <linux/export.h>
 5 
 6 #include "kernel_fun.h"
 7 
 8 /* 如下4個宏分別是許可證，做者，模塊描述，模塊版本 */
 9 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
10 MODULE_AUTHOR("yuuyuu");
11 MODULE_DESCRIPTION("kernel module hello");
12 MODULE_VERSION("1.0");
13 
14 /* 入口函數 */
15 static int fun_init(void)
16 {
17     printk(KERN_ALERT "fun_init() start\n");
18 
19     return 0;
20 }
21 
22 void fun()
23 {
24     printk(KERN_ALERT "fun() is called\n");
25 }
26 
27 /* 退出函數 */
28 static void fun_exit(void)
29 {
30     printk(KERN_ALERT "fun_exit() start\n");
31 }
32 
33 /* 註冊到內核 */
34 module_init(fun_init);
35 module_exit(fun_exit);
36 
37 /* 導出符號表 */
38 EXPORT_SYMBOL(fun);

最後一行就是導出到符號表。

 

文件三，要調用模塊文件二的函數：kernel_mod.c

 1 #include <linux/init.h>
 2 #include <linux/module.h>
 3 #include <linux/kernel.h>
 4 #include <linux/export.h>
 5 
 6 #include "kernel_fun.h"
 7 
 8 /* 如下4個宏分別是許可證，做者，模塊描述，模塊版本 */
 9 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
10 MODULE_AUTHOR("yuuyuu");
11 MODULE_DESCRIPTION("kernel module hello");
12 MODULE_VERSION("1.0");
13 
14 /* 入口函數 */
15 static int mod_init(void)
16 {
17     printk(KERN_ALERT "mod_init() start\n");
18 
19     /* 調用fun */
20     fun();
21     return 0;
22 }
23 
24 /* 退出函數 */
25 static void mod_exit(void)
26 {
27     printk(KERN_ALERT "mod_exit() start\n");
28 }
29 
30 /* 註冊到內核 */
31 module_init(mod_init);
32 module_exit(mod_exit);

第20行便是調用其餘模塊的函數。

 

這裏要編譯2個模塊，對應的Makefile文件：

1 KERNAL_DIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
2 PWD := $(shell pwd)
3 
4 obj-m := kernel_mod.o kernel_fun.o
5 
6 default:
7     $(MAKE) -C $(KERNAL_DIR) M=$(PWD) modules

編譯好這2個模塊後，咱們如今來驗證。注意，由於kernel_mod依賴kernel_fun，因此我要先插入kernel_fun模塊。

卸載模塊的時候，咱們要先卸載kernel_mod，緣由同上。

依次插入kernel_fun，查看它的符號表，而後插入kernel_mod，查看dmesg：

能夠看到kernel_fun的fun()被kernle_mod調用了。