linux內核編程入門 hello world

注意：

• Makefile 文件的命名注意M須要大寫，不然會報錯。
• 在Makefile文件中make命令前應爲tab製表符。

下文轉載至：https://blog.csdn.net/bingqing07/article/details/5888875

首先得了解一下什麼是模塊： 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。

這樣說吧，模塊就是整個內核的一部分。可是跟C程序中函數不同的一點是，內核模塊能夠在它所認爲適當的時候，插入到內核或者從內核中刪除，並且還不影響內核的正常運行。從而能夠在必要的時候對內核進行裁剪，這樣可以更好的適應於用戶的需求。

廢話少說了。咱們如今就開始進入內核編寫的階段，看一看怎麼樣將一個C程序一步步變成相應的內核模塊。

每個學習過編程語言的人都知道，第一個示例程序確定是hello world。咱們內核編程的第一個例子也不例外，就是編寫一個hello world模塊。

首先讓咱們在電腦裏編寫一段C語言代碼，hello.c。代碼以下：

//必要的頭文件
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
//模塊許可證聲明（必須）
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
//模塊加載函數（必須）
static int hello_init(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Hello World enter/n");
    return 0;
}
//模塊卸載函數（必須）
static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Hello World exit/n");
}
//模塊的註冊
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
//聲明模塊的做者（可選）
MODULE_AUTHOR("XXX");
//聲明模塊的描述（可選）
MODULE_DESCRIPTION("This is a simple example!/n");
//聲明模塊的別名（可選）
MODULE_ALIAS("A simplest example");

以上就是一個最簡單的內核模塊的例子程序。咱們經過這個例子來分析一下內核模塊的特色。

一、在內核模塊的開始一部分，跟C語言的通常程序同樣，是模塊所須要的頭文件。

二、模塊許可證聲明，這部分是必須有的。模塊許可證（LICENSE）聲明描述內核模塊的許可權限，若是不聲明LICENSE，模塊被加載時，將收到內核被污染（kernel tainted）的警告。大多數狀況下，內核模塊應遵照GPL兼允許可權。Linux2.6內核模塊最多見的是以MODULE_LICENSE（"Dual BSD/GPL")語句聲明模塊採用BSD/GPL雙LICENSE。

三、模塊加載函數，這部分是必須的。模塊加載函數必須以「module_init(函數名)「的形式被指定。它返回整形值，若初始化成功，應返回0。在上面那個例子當中，hello_init（）函數就是模塊加載函數須要執行的，主要是打印一條信息。

四、跟模塊加載函數相對應的就是模塊卸載函數，這部分也是必須的。模塊卸載函數在模塊卸載的時候執行，不返回任何值，必須以「module_exit(函數名)「的形式來指定。在上面的例子中，hello_exit（）函數就是模塊卸載函數須要執行的，只要是打印了一條退出信息。

五、函數最後的一部分，是模塊聲明與描述部分。這部分能夠有，也能夠省略。在Linux內核模塊中，咱們能夠用MODULE_AUTHOR,MODULE_DESCRIPTION,MODULE_VERSION,MODULE_DEVICE_TABLE,MODULE_ALIAS分別聲明模塊的做者、描述、版本、設備表和別名。

注：

一、module_init（）是驅動程序初始化的入口點。它就至關於c語言程序中的main（）函數。對於內置的模塊，內核在引導時調用該引導點，對於可加載模塊則在模塊插入到內核時才調用。

二、模塊加載函數和模塊卸載函數中都用到了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中。在本例中，咱們是將初始化的打印信息輸出到日誌中，咱們在看它對應的輸出時，這時能夠用dmesg命令來查看。

編寫完了.c文件，下面咱們就要對其進行對應的操做，要把一個普通的.c文件變成咱們所須要的內核文件。通常咱們理解，應該是應用幾條Linux下的命令就能夠搞定（如gcc，g++……），這裏的理解是對的，咱們就是須要幾個命令就OK。可是咱們知道，編譯這個須要敲打的命令過於多，要輸入內核版本的號，路徑，和編寫模塊的路徑與信息。若是每次都輸入這麼多，那確定是太麻煩。這時咱們就想到了Makefile文件，經過它來管理一個龐大的項目是再好不過的。下面咱們就在剛纔.c文件目錄下編寫一個Makefile文件。對應的代碼以下：

obj-m += hello.o
#generate the path
CURRENT_PATH:=$(shell pwd)
#the current kernel version number
LINUX_KERNEL:=$(shell uname -r)
#the absolute path
LINUX_KERNEL_PATH:=/usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL)
#complie object
all:
    make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules
#clean
clean:
    make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean

首先第一句話就是指定要編譯的文件。

pwd是得到當前的相對路徑，而後就是得到當前的內核版本號，咱們能夠用uname -r命令，這樣咱們就得到了當前內核的絕對路徑。這樣作的一個好處，就是你能夠在不一樣的內核版本中進行移植，並且可讀性也加強了。

對於其餘的Makefile語法上的問題就不在這裏介紹。不會的，能夠看看相應的語法介紹。

有了Makefile文件後，咱們就離成功不遠了。在.c文件的同一目錄下，執行make命令，系統會在當前目錄下生成好多個文件。其中就有與之相關的.o和.ko文件。hello.ko就是模塊目標文件。到此，模塊編譯好了。

模塊編譯好了，可是還不能爲咱們工做。下面就是將目標模塊插入到內核和從內核中刪除。這裏須要用到兩個命令，insmod和rmmod 咱們光看這兩個命令單詞就能猜出他們的意思。輸入命令：sudo insmod hello.ko（注意要用sudo），這時沒有任何提示，不少人會很奇怪，剛纔不是說過，模塊加載後，程序中要對應輸出一條提示信息，怎麼這裏什麼都沒有。你們不要急，再想想剛纔所用到的打印信息的函數printk（），它與咱們日常C庫的printf（）函數不同，不是運行在用戶界面上的，因此確定不會在終端上顯示出信息。要看信息必需要進入到日誌文件中。這時咱們再輸入命令進到系統日誌：dmesg，咱們把界面拖到最後，會發現有一條信息，Hello World enter。哈哈，這正是咱們所須要的，說明咱們剛纔編寫的模塊已經插入到內核當中了。接下來再試一試刪除命令，輸入命令：sudo rmmod hello.ko，這時跟剛纔的插入命令同樣，沒有什麼反應。再輸入命令打開系統日誌，咱們會發如今剛纔 Hello World enter命令後面會有一個新的信息Hello World exit，這說明咱們的模塊卸載成功。這樣咱們就大功告成，慶祝一下吧。

除了加載和刪除模塊，咱們也能夠用命令 lsmod 來查看當前系統中加載的全部模塊及模塊間的依賴關係。若是剛纔咱們加載了hello模塊並無刪除，用這個命令，咱們會在其中找到hello這一項，這樣也能夠說明咱們本身編寫的模塊加載成功。相應的，若是咱們刪除了該模塊，用這個命令後，hello模塊不會出現。lsmod命令實際上讀取並分析/proc/modules文件。

使用modinfo <模塊名> 命令能夠得到模塊的信息，包括模塊的做者，說明，參數……也就是咱們剛纔編寫模塊時可選的幾個部分。