Linux学习之内核模块开发详解

Linux内核支持动态加载或卸载模块。这种机制使得不用重新编译内核就可以方便地扩展内核功能，也减小了内核镜像的大小。一般情况下，Linux设备驱动都以模块形式来实现，需要时再加载。

内核模块的扩展名为 .ko , 一般位于 /lib/modules//kernel 目录下。

本文通过一个”hello world”级别的内核模块，来展示内核模块如何开发。

首先，来看内核模块的操作命令。

· lsmod: 展示已经加载的内核模块

[root@centos1 vagrant]# lsmod

Module                  Size  Used by

nfnetlink_queue        18197  0

nfnetlink              14606  1 nfnetlink_queue

iptable_filter         12810  0

xt_NFQUEUE             12697  0

vboxsf                 39725  1

crct10dif_pclmul       14289  0

crc32_pclmul           13113  0

crc32c_intel           22079  0

ghash_clmulni_intel    13259  0

ppdev                  17671  0

…

· insmod: 加载内核模块

[root@centos1 hello]# insmod ./hello.ko

[root@centos1 hello]# lsmod |grep hello

hello                  12428  0

· modinfo: 展示模块文件信息

[root@centos1 hello]# modinfo hello.kofilename:       /home/vagrant/hello/hello.kodescription:    A Simple Hello World moduleauthor:         flygoastlicense:        GPLrhelversion:    7.1srcversion:     2E67B30196A57711CD2CC3Edepends:vermagic: 
     3.10.0-229.14.1.el7.x86_64 SMP mod_unload modversions

· rmmod: 移除内核模块, 需要注意的是，若该模块还在被其他模块使用，则不能被移除

[root@centos1 hello]# rmmod hello.ko[root@centos1 hello]#

· modprobe: 基于模块依赖智能的添加或者移除内核模块，具体信息参考man modprobe

接下来，说明内核模块开发的流程。

编译内核模块时，需要内核开发包，我的环境为CentOS7，使用YUM命令安装:

yum install -y kernel-devel

创建一个目录 hello , 并在其中编辑源代码文件 hello.c , 内容如下:

#include #include #include

MODULE_LICENSE("GPL");

MODULE_AUTHOR("flygoast");

MODULE_DESCRIPTION("A Simple Hello World module");

static int __init hello_init(void){

printk(KERN_INFO "Hello world!\n");

return 0;

}

static void __exit hello_cleanup(void){

printk(KERN_INFO "Cleaning up module.\n");

}

module_init(hello_init);

module_exit(hello_cleanup);

创建 Makefile 文件，内容如下:

obj-m += hello.oall:

make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:

make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

编译生成内核模块:

[root@centos1 hello]# make

make -C /lib/modules/3.10.0-229.14.1.el7.x86_64/build M=/home/vagrant/hello modules

make[1]: Entering directory `/usr/src/kernels/3.10.0-229.14.1.el7.x86_64\'

CC [M]  /home/vagrant/hello/hello.o

Building modules, stage 2.

MODPOST 1 modules

CC      /home/vagrant/hello/hello.mod.o

LD [M]  /home/vagrant/hello/hello.ko

make[1]: Leaving directory `/usr/src/kernels/3.10.0-229.14.1.el7.x86_64’

编译已经完成，我们动态加载和移除该模块:

[root@centos1 hello]# insmod hello.ko

[root@centos1 hello]# dmesg | tail -1

[62576.091311] Hello world!

[root@centos1 hello]# rmmod hello.ko

[root@centos1 hello]# dmesg | tail -1

[62611.981529] Cleaning up module.

内核模块被加载时， module_init 宏会被调用。在我们模块中，它会调用 hello_init 函数在/var/log/message 中输出字符串。与此类似，内核模块被移除时， module_exit 宏会被调用，它会调用 hello_cleanup 函数完成模块资源的清理工作。

以上简要说明了内核模块开发的流程。在编写内核模块时，需要非常小心，一个小错误就会导致内核崩溃。若模块被移除时资源没有被完全释放，也会造成资源的浪费。

来源：Just For Coding