编写自定义Linux内核模块

蔚落 2022-07-11 13:28 198阅读 0赞

文章来源： [http://blog.csdn.net/firststp/archive/2005/06/15/395009.aspx][http_blog.csdn.net_firststp_archive_2005_06_15_395009.aspx]

1.开始一个简单的内核模块  
让我们也从HelloWorld开始吧。从这里我们了解一个内核模块的基本框架，还有如何生成，如何加载。  
废话少说，Coding吧:  
//hello.c  
\#include <linux/config.h>  
\#include <linux/module.h>

\#include <linux/kernel.h> /\* printk()在这个文件里 \*/

static int init\_module()  
\{  
    printk("Hello,World!/n");  
    return 0; /\* 如果初始工作失败，就返回非0 \*/  
\}

static void cleanup\_module()  
\{  
    printk("Bye!/n");  
\}

编译吧，当然是 gcc了：  
gcc -c -o hello.o -I/usr/src/linux/include -D\_\_KERNEL\_\_ -DMODULE hello.c  
说明： -I指定了内核模块工作环境的内核的头文件路径，如不指定，通常会遇到与kernel版本不符的警告，并且会经常出现问题。  
\-D定义宏，内核模块要使用两个宏Macro：\_\_KERNEL\_\_ 和 MODULE

现在我们有了模块文件，加载吧：  
使用命令： insmod hello.o  
如果没有问题，现在就加载成功了。检查一下，看看内核模块是否进入内核中了，使用命令： lsmod ,看看输出列表中有没有hello模块。  
好吧，现在我们有了一个模块，它会在加载时输出"Hello,World!"，退出时输出”Bye!"。没有看到，使用命令：dmesg，看输出消息中会有"Hello,World!"。  
现在退出吧，把这个模块从内核中去掉，使用命令： rmmod hello 现在模块hello就从内核中走了，再用命令 dmesg，可以看到 ”Bye!"。

好了，这也是一个内核模块。但是要多说一点：  
static int init\_module()是模块加载时，系统要进行调用的函数，Oh，man，看样子是构造函数。如果成功，其需要返回 0，否则就是错误号码。

static void cleanup\_module() 是模块卸载时，要调用的函数，和析构函数想像。

内核编程时不能使用标准库，在内核模块中只能使用内核函数，也就是可以在/proc/ksyms 中找到的函数。如printf-->printk

ok，我们还是来个Makefile吧，免得每次都常常的命令：  
＃＃＃＃＃＃＃＃ Makefile  
CC      = gcc

KERNELSRC = /usr/src/linux-2.4 if different, change it.

CFLAGS  = -O2 -Wall -I$(KERNELSRC)/include -D\_\_KERNEL\_\_ -DMODULE

object    = test.o  
source    = test.c

$(object):  
 $(CC) $(CFLAGS) -c $(source)

.PHONY: clean  
clean:  
 rm -f \*.o

2.复杂一点的吧  
"Hello World"太简单，我们从这里知道了如何生成模块文件，如何加载，如何卸载。也知道了模块加载和卸载时的函数。  
但我们还想知道更多。来点复杂的吧。

好吧，来个稍微复杂的。  
/// TestModule.c  
\#define \_NO\_\_VERSION\_\_

\#include <linux/module.h>  
\#include <linux/version.h>  
\#include <linux/kernel.h>  
\#include <linux/types.h>  
\#include <linux/fs.h>  
\#include <linux/mm.h>  
\#include <linux/errno.h>  
\#include <asm/segment.h>  
\#include <linux/sched.h>  
\#include <asm/uaccess.h>

\#define DATA\_LENGTH 10  
/\* Module parameters \*/

MODULE\_AUTHOR("sss <[stp111@sina.com][stp111_sina.com]>");  
MODULE\_DESCRIPTION("test driver");  
MODULE\_LICENSE("GPL");

char kernel\_version\[\]=UTS\_RELEASE;

unsigned int test\_major=0;  用来保存申请到的主设备号

ssize\_t read\_test(struct file \*file, char \*buf, size\_t count, loff\_t \*f\_ops)  
\{  
 int left,i,\*p;  
 int data\[DATA\_LENGTH\];  
 p=data;  
 for(i=0;i<10;i++)  
 data\[i\]=61; // ”= “符号。

for(left=count;left>0;left--)  
 \{  
  放入用户空间  
  \_\_copy\_to\_user(buf,p,1);  
  buf++;  
  p++;  
 \}  
 return 0; must reture 0;  
\}

ssize\_t write\_test(struct file \*file, const char \*buf, size\_t count, loff\_t \*f\_ops)  
\{  
 return 0; must reture 0;  
\}

static int open\_test(struct inode \*inode, struct file \*file)  
\{  
 MOD\_INC\_USE\_COUNT;  
 return 0; must reture 0;  
\}

static int release\_test(struct inode \*inode, struct file \*file)  
\{  
 MOD\_DEC\_USE\_COUNT;  
 return 0; must reture 0;  
\}

// 申请主设备号时用的结构, 在linux/fs.h里定义  
struct file\_operations test\_fops =\{  
 read: read\_test,  
 write: write\_test,  
 open: open\_test,  
 release:release\_test  
\};

/\* insmod, call it \*/  
int init\_module(void)  
\{  
 int result;  
 result=register\_chrdev(0,"test",&test\_fops);  
 if(result<0)  
 \{  
  /\*printf("can't get major number");\*/  
  printk(KERN\_INFO "test:Can't get major number/n");  
  return result;  
 \}  
 if(test\_major==0)  
  test\_major=result;  
 printk("test major:%d/r/n",result);  
 return 0;模块正常初始化  
\}

/\* rmmod, call it \*/  
void cleanup\_module(void)  
\{  
 unregister\_chrdev(test\_major,"test");注销以后,设备就不存在了  
\}

///  
这个内核注册了一个字符设备，并通过一个file\_operations结构，指定了其各种操作。

好了，make吧，编译生成内核文件。再加载吧。  
用命令： dmesg，看看得到的主设备号。（我的系统上是268）  
再用命令：lsmod检查一下内核是否加载了我们的模块。

3.测试一下  
好了，让我们的测试一下吧。  
测试前，先看看是否已经建立了设备文件。 检查 /dev下是否有test设备文件，如果没有，那我们就手工建立一个。用前面看到的主设备号，使用命令： “mknod test c 268 0”  
建立的设备文件，那就开始我的测试程序吧。

// TestApp.c  
\#include "stdio.h"  
\#include "sys/stat.h"  
\#include "fcntl.h"

int main()  
\{  
 char buf\[20\]=\{0,\};  
 int i=0;  
 int p = open("/dev/test",O\_RDWR);  
 if (p == -1)  
 \{  
  printf("Can't open /dec/test /r/n");  
  exit(0);  
 \}  
   
 printf("buf addr:%ui/r/n",buf);  
 //  
 read(p,buf,10);  
 for (i=0;i<10;i++)  
 \{  
  printf("%s/r/n",buf+i);  
 \}  
 close(p);  
   
 return 1;  
\}

再写个Makefile，然后make得到一个执行文件，开始我们的测试。看到了吗，从内核得到了正确的结果了。

4.一点小总结  
这里展示了一个简单的字符驱动程序，并使用了一个程序进行了测试。看到了，我们主要的工作就是实现open,read,write,ioctl...系统调用的处理。这些函数指针被赋值进了fileoperations结构。当然，这些函数是有固定的形式的，你要遵循它们。

还有一点的就是，内核2.4和 2.6对内核的处理有了很大的变化。这里所说的都是2.4版。

还有一点就是版本问题，《Linux Device Driver》中有介绍。这本书也许每个要写内核的人都要学习。

5.驱动有什么不同呢  
嗯，这个不好说。驱动可以是内核模块，但内核模块不是驱动。所以驱动是内核模块的子集。  
这要看内核模块的作用。内核模块主要是为方便地加入内核，并在内核空间运行。  
而驱动呢,驱动是内核模块，有内核模块的属性，但其最主要的目的是“使某个硬件响应一个定义良好的的内部编程接口，同时要完全隐藏设备的工作细节”。主要是解决硬件的可用性问题。一般而言，它要和硬件发生直接的关系。

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