《Linux內核設計與分析》第十七章讀書筆記

 設備與模塊

關於設備驅動和設備管理，四種內核成分。

• 設備類型：在全部Unix 系統中爲了統一普通設備的操做所採用的分類．
• 模塊： Linux 內核中用於按需加載和卸載目標碼的機制．
• 內核對象：內核數據結構中支持面向對象的簡單操做，還支持維護對象之間的父子關係。
• sysfs ：表示系統中設備樹的一個文件系統。

17 .1 設備類型

在Linux 以及全部Unix 系統中，設備被分爲如下三種類型

• 塊設備
• 字符設備
• 網絡設備

塊設備一般縮寫爲blkdev，它是可尋址的，尋址以塊爲單位，塊大小隨設備不一樣而不一樣；

塊設備一般支持重定位（ seeking ）操做，也就是對數據的隨機訪問。

塊設備是經過稱爲「塊設備節點」的特殊文件來訪問的，井且一般被掛載爲文件系統。

　　

字符設備一般縮寫爲cdev，它是不可尋址的，僅提供數據的流式訪問，就是一個個字符，或者一個個字節。

字符設備是經過稱爲「字符設備節點」的特殊文件來訪問的。

與塊設備不一樣，應用程序經過直接訪問設備節點與字符設備交互。

　　

網絡設備最多見的類型：以太網設備（ethemet devices）
它提供了對網絡的訪問，

經過－個物理適配器和一種特定的協議（如IP 協議）進行的。

網絡設備打破了Unix 的「全部東西都是文件」的設計原則，
它不是經過設備節點來訪問，
而是經過套接字API 這樣的特殊接口來訪問。

　　

有些設備驅動是虛擬的，僅提供訪問內核功能而已．咱們稱爲「僞設備」（pseudo device ）

　　

17.2 模塊

儘管Linux 是「單塊內核」（ monolithic ）的操做系統
整個系統內核都運行於一個單獨的保護域中，
可是Linux 內核是模塊化組成的，
它容許內核在運行時動態地向其中插入或從中刪除代碼。
這些代碼（包括相關的子例程、數據、函數人口和函數出口〉被一併組合在一個單獨的二進制鏡像中，
即所謂的可裝載內核模塊中，或簡稱爲模塊。

支持模塊的好處是基本內核鏡像能夠儘量地小，
由於可選的功能和驅動程序能夠利用模塊形式再提供。

模塊容許咱們方便地刪除和從新載入內核代碼，也方便了調試工做。

並且當熱插拔新設備時，可經過命令載入新的驅動程序。

　　

 17.2.1 Hello, World

hel lo_init －初始化函散， 當模塊裝載時被調用，若是成功裝載返回零，不然返回非零值

hello_exit －退出函數，當模塊卸載時披調用 

module init(hello init);
module exit(hello exit);

 

hello_init的函數是模塊的入口點，
它經過module_ init（）例程註冊到系統中，在內核裝載時被調用。

調用module_initO 實際上不是真正的函數調用，而是一個宏調用，它惟一的參數即是模塊的初始化函數。

模塊的全部初始化函數必須符合下面的形式：
int my _ init (void) ;

由於init 函數一般不會被外部函數直接調用，因此你沒必要導出該函數，故它可標記爲static
類型．

　　

 

hello_ exit（）函數是模塊的出口函數，
它由module_exit（）例程應冊到系統．在模塊從內存卸載時，內核便會調用hello_exit。

退出函數可能會在返回前負責清理資源，以保證硬件處於一致狀態：或者作其餘的一些操做。
 
exit 函數負責對init 函數以及在模塊生命週期過程當中所作的一切事情進行撤銷工做，
在退出函數返回後， 模塊就被卸載了。
退出函數必須符合如下形式：
void my_exit (void);
與init 函數同樣，你也能夠標記其爲static.

　　

 

若是上述文件被靜態地編譯到內核映像中，那麼退出函數將不被包含，並且永遠都不會被調

MODULE_LICENSE（）宏用於指定模塊的版權。
 
MODULE_AUTHOR（）宏和MODULE_DESCRIPTION（）宏指定了代碼做者
和模塊的簡要描述，它們徹底是用做信息記錄目的。

　　

17.2.2 構建模塊

1. 放在內核派代碼樹中

當你決定了把你的模塊放入內核源代碼樹中，下一步要清楚你的模塊應在內核源代碼樹中
處於何處。

設備驅動程序存放在內核源碼樹根目錄下／drivers 的子目錄下，在其內部，設備驅動
文件被進一步按照類別、類型或特殊驅動程序等更有序地組織起來。

2. 放在內核代碼外

17.2.3 安裝模塊

編譯後的模塊將被裝入到目錄／li~／modules/version/kemel/ 下，

在kernel/ 目錄下的每個目錄都對應着內核源碼樹中的模塊位置。

若是使用的是2 .6.34 內核，並且將你的模塊源代碼直接
放在drivers/char／下，那麼編譯後的釣魚竿驅動程序的存放路徑將是：

/lib/modules/2.6.34/kemel/drivers/chai/fisbing.ko.

下面的構建命令用來安裝編譯的模塊到合適的目錄下
make modules install
一般須要以root 權限運行。

17.2.4 產生模塊依賴性
Linux 模塊之間存在依賴性

• 若想產生內核依賴關係的信息， root 用戶可運行

        depmod

• 爲了執行更快的更新操做，那麼能夠只爲新模塊生成依賴信息，而不是生成全部的依賴關

       系，這時root 用戶可運行命令
       depmod -A

　　模塊依賴關係信息存放在/lib/modules/version/modules.dep 文件中．

17.2.5 戴入模塊

載入模塊最簡單的方法是經過insmod 命令，請求內核載入指定的模塊。

insmod 程序不執行任何依賴性分析或進一步的錯誤檢查。

以root 身份運行命令：
insmod module .ko
這裏， module.ko 是要載入的模塊名稱。

執行命令
insmod fishing.ko

卸載一個模塊，你可以使用rmmod 命令，它一樣須要以root 身份運行
rmmod module

先進工具modprobe 提供了模塊依賴性分析、錯誤智能檢查、錯誤報告以及許多其餘功能和選項。
爲了在內核via modprobe 中插入模塊，須要以root 身份運行
modprobe module [ module parameters ]
其中，參數module 指定了須要載入的模塊各稱，後面的參數將在模塊加載時傳入內核。

　　

modprobe 命令不但會加載指定的模塊，並且會自動加載任何它所依賴的有關模塊．因此說
它是加載模塊的最佳機制。
modprobe 命令也可用來從內核中卸載模塊，固然這也須要以root 身份運行：
modprobe -r modules
參數modules 指定一個或多個須要卸載的模塊．與rmmod 命令不一樣， modprobe 也會裝載給
定模塊所依賴的相關模塊，但其前提是這些相關模塊沒有被使用. 

　　

17.2.6 管理配置選項


17.2. 7 模塊參數

 

17.2.8 導出符號表

模塊被載入後，就會被動態地鏈接到內核。注意，它與用戶空間中的動態連接庫相似，只有當被顯式導出後的外部函數，才能夠被動態庫調用。在內核中，導出內核函數須要使用特殊的指令： EXPORT_ SYMBOL（）和EXPORT_SYMBOL_GPL（）。導出的內核函數能夠被模塊調用，而來導出的函數模塊則無陸被調用。