編寫內核模塊

　　內核模塊是Linux內核向外部提供的一個插口，其全稱爲動態可加載內核模塊（Loadable Kernel Module，LKM），咱們簡稱爲模塊。Linux內核之因此提供模塊機制，是由於它自己是一個單內核（monolithic kernel）。單內核的最大優勢是效率高，由於全部的內容都集成在一塊兒，但其缺點是可擴展性和可維護性相對較差，模塊機制就是爲了彌補這一缺陷。不少驅動程序都以模塊的形式存在，用戶能夠有選擇的加載須要的驅動程序。

 

1、 什麼是模塊

　　模塊是具備獨立功能的程序，它能夠被單獨編譯，但不能獨立運行。它在運行時被連接到內核做爲內核的一部分在內核空間運行，這與運行在用戶空間的進程是不一樣的。模塊一般由一組函數和數據結構組成，用來實現一種文件系統、一個驅動程序或其餘內核上層的功能。

 

2、 編寫一個簡單的模塊

　　模塊和內核都在內核空間運行，模塊編程在必定意義上說就是內核編程。由於內核版本的每次變化，其中的某些函數名也會相應地發生變化，所以模塊編程與內核版本密切相關。如下例子針對2.6內核：

　　tasklet.c文件

 1 #include <linux/module.h>
 2 #include <linux/init.h>
 3 #include <linux/kernel.h>
 4 #include <linux/interrupt.h>  
 5 
 6 static struct tasklet_struct my_tasklet;  
 7 
 8 static void tasklet_handler (unsigned long data)
 9 {
10         printk(KERN_ALERT "tasklet_handler is running.\n");
11 }  
12 
13 static int __init test_init(void)
14 {
15         tasklet_init(&my_tasklet, tasklet_handler, 0);
16         tasklet_schedule(&my_tasklet);
17         return 0;
18 }  
19 
20 static void __exit test_exit(void)
21 {
22         tasklet_kill(&my_tasklet);
23         printk(KERN_ALERT "test_exit running.\n");
24 }
25 MODULE_LICENSE("GPL");  
26 
27 module_init(test_init);
28 module_exit(test_exit);

　　1.頭文件說明：全部模塊都要使用頭文件module.h，此文件必須包含進來；頭文件kernel.h包含了經常使用的內核函數；頭文件init.h包含了宏_init和_exit，它們容許釋放內核佔用的內存。interrupt.h文件時編寫tasklet（關於tasklet的說明能夠參考linux中斷與異常）必需要用的頭文件。

　　2.test_init是模塊的初始化函數，它必需包含諸如要編譯的代碼、初始化數據結構等內容，其中的tasklet_init初始化咱們本身建立的tasklet，tasklet_schedule函數則是將咱們初始化後的tasklet掛到tasklet鏈表中，並激活軟中斷來執行咱們的tasklet。

　　3.test_exit是模塊的退出和清理函數。此處能夠作全部終止該內核模塊時相關的清理工做。

　　4.函數module_init()和module_exit()是模塊編程中最基本也是必須的兩個函數。module_init()向內核註冊模塊，並調用註冊作模塊的初始化工做的函數，而module_exit()註銷模塊並註冊模塊註銷時執行的清理函數。

　　5.第10行使用了printk()函數，該函數是由內核定義的，功能與C庫中的printf()相似，它把要打印的信息輸出到終端或系統日誌。字符串前面的KERN_ALERT是輸出的級別，表示當即在終端輸出，能夠調用dmesg命令來查看輸出。

　　有了上面的各個組成，一個模塊就算編寫好了。

 

3、 編譯模塊

　　編譯模塊不想編譯普通的c文件，直接敲幾個命令就能夠了，編譯模塊必須用Makefile文件，並且Makefile文件必須按必定的規則編寫，這個和平時編寫的Makefile文件不同。編寫內核模塊的Makefile文件內容幾乎相同的。下面是模版：

obj-m += tasklet.o        # 產生tasklet 模塊的目標文件
CURRENT_PATH := $(shell pwd)   #模塊所在的當前路徑
LINUX_KERNEL := $(shell uname -r)    #Linux內核源代碼的當前版本
LINUX_KERNEL_PATH := /usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL) #Linux內核源代碼的絕對路徑
all:
make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules   #編譯模塊了
clean:
make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean    #清理

　　除了第一行要把tasklet換成編寫的目標模塊的.c文件名外，其它都是同樣的。

　　一切都準備好以後，直接make一下就ok了。

 

4、 運行模塊

　　運行模塊也不能像運行普通程序同樣，直接./tasklet來運行，必須經過專門的命令來運行。

　　使用$insmod tasklet.ko命令直接將咱們的模塊插入到內核中，模塊被插入內核時就會調用咱們註冊的初始化函數test_init，用dmesg命令查看輸出，能夠看到tasklet_handler is running.消息被打印了。

　　使用$lsmod命令來查看系統中的模塊：

　　使用$rmmod tasklet來卸載模塊，卸載模塊的同時會執行註冊函數test_exit，用dmesg能夠查看打印消息。