第四季-专题5-内核模块开发

专题5-内核模块开发

第1课-内核模块基础

什么是内核模块?

Linux内核的整体结构非常庞大，其中包含的组件也非常多，如何使用这些组件呢，方法1：把所有的组件都编译到内核文件中，即：zImage或者bzImage，但是这样会导致一个问题：内存占用过多。

有没有一种机制能让内核文件本身并不包含某组件，而是在该组件需要被使用的时候，动态地添加到正在运行的内核呢？

内核模块本身并不会被编译到内核文件（zImage或者bzImage）；可以根据需求，在内核运行期间动态的安装护着卸载。

如何使用内核模块

安装：insmod   例如：insmod /home/dnw_usb.ko（usb下载线驱动程序）

卸载：rmmod   例如：rmmod dnw_usb

查看：lsmod    例如：lsmod

第2课-内核模块设计    

1. 范例代码分析

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

static int hello_init()

{

    printk(KERN_WARNING"Hello world! ");

    return 0; 

}

static void hello_exit()

    printk(KERN_WARNING"hello exit! ");  

}

module_init(hello_init);

module_exit(hello_exit);

范例代码中没有main函数，在我们正常的应用程序中，main函数起到的是一个入口的作用。我们内核函数中没有mian函数，但是也是同样有入口的。这里用module_init这个宏定义来表示入口，module_init这里指向hello_init,当我们输入insmod时就会调用这一个函数了。module_exit这个宏定义表示出口，或者卸载函数（也称为出口函数）。这是内核函数的两个要素。第三个要素就是我们用的两个头文件，任何模块都是要用的。

头文件：linux/init.h; linux/module.h

加载函数：module_init

卸载函数：module_exit

操作注意：

当我们把模块导入开发板后，使用命令：insmod hellowordl.ko 进行模块安装，这是会显示hello world!，说明安装正确。但是在卸载时却会出问题，这是因为在/lib/modules下没有对应的文件夹，我们使用命令：mkdir –p /lib/modules/$(uname -r)进行建立即可。这样使用命令：rmmod helloworld就会显示hello exit!，说明模块正常卸载。

     

知识点插入：网关是什么意思？

大家都知道，从有个房间走到另一个房间，必然经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关（Gateway）就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。

按照不同的分类标准，网关有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的，在这里我们所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。

那么网关到底是什么呢？网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围：“192.168.1.1~192.168.1.154”,子网掩码为：“255.255.255.0”。网络B的IP地址范围是：“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为：“255.255.255.0”。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通讯的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或者集线器）上，TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现两个网络之间的通信，就必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包额目的的主机不在本地网络中，就必须把数据转发给他自己的网关，再有网关转发给网络B的网关，网络B的网关在转发给网络B的某个主机。这就是网络之间的通讯。

所以说，只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的通信。那么这个IP地址是哪台机器的IP地址呢？网关的IP地址是具有路由器功能的设备的IP地址，具有路由器功能的设备有路由器、启动了路由协议的服务器（实质上相当于一台路由器）、代理服务器（也相当于一台路由器）。

1. 编译内核模块

编写makefile，编译内核模块

obj-m := helloworld.o           

%hello-objs :=file1.0 file2.0 file3.o（在有多个文件时使用这条指令,hello对应这个模块的名字）%

KDIR := /home/free/part2/linux   %来发版上运行这个代码的位置，特指电脑的根文件系统的存储代码的位置%

all:

       make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules CROSS_COMPILE=arm-linux- ARCH=arm

clean:

       rm -f *.o *.ko *.order *.aymvers

第3课-内核模块可选项

1. 模块申明

（1）MODULE_LICENSE（“遵守的协议”）

申明该模块遵守的许可证协议，如：”GPL”、”GPL v2”等

（2）MODULE_AUTHOR(“作者”)

申明模块的作者

（3）MODULE_DESCRIPTION(“模块的功能描述")

申明模块的功能

（4）MODULE_VERSION("V1.0")

申明模块的版本

例子：

在我们之前编译的helloworld.ko内核模块中，我们当运行它的时候会显示一些提示信息，主要指的是协议不合法等，我们在头文件下面加上：

MODULE_LICENSE（“GPL”）;

再编译运行后，就不会显示之前的提示信息，这样的模块就是合法的了。

2． 模块参数

在应用程序中

int main(int argc, char** argv)

argc表示命令行输入的参数个数，argv中保存输入的参数

当然在内核模块中也可以通过命令来传递参数，而且也有保存的位置。通过宏module_param指定保存模块参数的变量。模块参数用于在加载模块时传递参数给模块。

module_param(name,type,perm)

name:变量的名称

type:变量类型，bool:布尔型int:整型charp:字符串型

perm是访问权限。S_IRUGO:读权限S_IWUSR:写权限

例子：

int a = 3;

char *st;

module_param(a,int, S_IRUGO)；

module_param(st,charp, S_IRUGO)；

例子：

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

MODULE_LICENSE（“GPL”）;

int a = 3;

module_param(a,int, S_IRUGO| S_IRUGO)； //两个参数一起使用

/* int *p;

module_param(p,charp, S_IRUGO| S_IRUGO)；

static int hello_init()

{

    printk(KERN_WARNING"Hello world! ");

       printk("a=%d ",a);

   // printk("p=%s ",p);

    return 0; 

}

static void hello_exit()

{

    printk(KERN_WARNING"hello exit! ");  

}

module_init(hello_init);

module_exit(hello_exit);

在运行新的模块的时候，可以直接运行：insmod helloworld.ko a=10，这样在下面就会多显示a=10。

1. 符号输出

内核符号的导出使用宏

EXPORT_SYMBOL(符号名)

EXPORT_SYMBOL_GPL(符号名

其中EXPORT_SYMBOL_GPL只能用于包含GPL许可证的模块。

例子-        导出内核模块

我们再创建一个模块add.ko做简单的加法运算：

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

MODULE_LICENSE("GPL");

Int add(int a,int b)

{

       return a+b;

}

static int add_init()

{

    return 0; 

}

static void add_exit()

{

}

EXPORT_SYMBOL(add); //必须有这不，这才能显示它导出供其他模块使用。

module_init(hello_init);

module_exit(hello_exit);

对应的helloworld.ko改为：

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

static int hello_init()

{

    printk(KERN_WARNING"Hello world! ");

    return 0; 

}

static void hello_exit()

{

       add(1,5);

    printk(KERN_WARNING"hello exit! ");  

}

module_init(hello_init);

module_exit(hello_exit);

makefile文件变为:

obj-m := helloworld.o add.o          

%hello-objs :=file1.0 file2.0 file3.o（在有多个文件时使用这条指令,hello对应这个模块的名字）%

KDIR := /home/free/part2/linux   %来发版上运行这个代码的位置，特指电脑的根文件系统的存储代码的位置%

all:

       make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules CROSS_COMPILE=arm-linux- ARCH=arm

clean:

       rm -f *.o *.ko *.order *.aymvers

我们将编译好的两个模块都导入到开发板中，先安装add.ko，再安装helloworld.ko，我们会看到正常运行，否则后面的模块是安装不上去的。