Linux内核学习2：内核模块的开发

1：关于内核模块开发的问题之前要知道Linux内核模块是怎么来的？是怎么一回事?

Linux内核的整体结构非常庞大，包括的组件非常多，如何使用需要的组件？

方法一：把所有的组件都编译进内核文件，即：zlmage或bzlmage

但是会出现两个问题：一是：生成内核文件过大

二是：如果要添加或删除某个组件，需要重新编译整个内核

方法二：我们希望的是有一种机制让内核文件本身不包含某组件，而是在该组件需要使用的时候，动态的添加到正在运行的内核中？

这就是我们提到的内核模块的概念。

2:什么是内核模块？

内核模块是具有独立功能的程序。它可以被单独编译，但是不能单独运行，它的运行必须被链接到内核，并作为内核的一部分在内核空间中运行。

模块编程和内核版本密切相连，因为不同的内核版本中某些函数的函数名会发生变化，因此模块编程也可以说是内核编程

3：内核模块的特点

模块本身并不被编译进内核文件，可以根据需要，在内核运行期间动态的安装或卸载

分析一段内核模块程序：

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
static int hello_init(void)
{
printk(KERN_WARNING"hello world!\n");
rerurn 0;
}
static void hello_exit(void)
{
pintk(KERN_INFO"goodbye,world\n")；
}
module_init(hello_init);//模块加载函数
module_exit(hello_exit);//模块卸载函数

就上面简单的内核模块程序中出现了与我们传统所见的C不同的代码，这地方非常有必要的了解一下内核开发的特点：

相对于用户空间应用程序的开发，内核开发有一些其独特之处。最主要的差异有如下几种：

1）内核编程时候既不能访问C库也不能访问标准的C头文件

2）内核编程必须使用CUN C。

3）内核编程缺乏像用户空间那样的内存保护机制

4）内核给每一个进程只有一个很小的定长栈

5）由于内核支持异步中断、抢占和SMP。因此必须时刻注意同步和并发。

继续上面的几点，我们首先有疑问，既然内核编程不能访问C库也不能访问标准的C头文件，且编程必须使用GNU C。那么GNU C到底是什么，和标准C有什么区别？

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首选回答第一个问题：为什么不能访问C库和访问标准C头文件？

这个问题其实就是涉及到了先有蛋还是先有鸡的问题，但是最主要的还是对内核而言，完整的C库，哪怕是一个子集，都太大且效率太低。

既然不能够使用，那么C库函数带来的方便就不能够被我们所用，其实大部分C库函数都已经在内核中实现了。比如操作字符串的函数就位于lib/string.c文件中，只要包含<linux/string.h>头文件就可以了。

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上面还提到了一个关于GNU C的问题，那什么是GNU C呢？

在说GNU C之前，先了解下gcc，gcc其实就是多种GNU编译器的集合，它包含的C编译器既可以编译内核，也可以编译Linux系统上用C语言写的其他代码。而GCC之前就叫做GNU C

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内核开发中无libc库或无标准头文件

所以在内核开发中所提到的头文件，都指的是组成内核代码树的内核头文件（之前提到的lib目录）。

内核源代码不能包括外部头文件，就像它们不能用外部库一样

基本的头文件集位于内核源代码树顶级目录下的include目录中。

例如头文件<linux/inotify.h>位于include/linux/inotify.h