linux进阶：内核模块

couvrir / 2023-08-08 / 原文

现代内核派系

宏内核

关键功能（基本功能，不可裁剪、扩展）和服务功能（如文件系统、设备驱动、网络服务等，可裁剪、扩展）均在内核空间提供。运行效率高。扩展性较差。system call（系统调用）能够先入内核态来使用内核提供的服务。

微内核

内核空间只提供关键功能，服务功能在用户空间提供。运行效率较低。安全性、扩展性较高。

内核模块

为解决linux内核可扩展性和可维护性相对较差的缺陷。

内核模块头文件

1 #include <linux/init.h>      /*包含module_init()和module_exit()函数的声明*/
2 #include <linux/module.h>    /*包含内核模块信息声明的相关函数*/
3 #include <linux/kernel.h>    /*包含内核提供的各种函数，如printk*/

内核模块加载与卸载

加载内核模块：insmod

卸载内核模块：rmmod

内核模块出入口

module_init()：加载模块时该函数自动执行，进行初始化操作
module_exit()：卸载模块时该函数自动执行，进行清理操作

内核模块信息声明

MODULE_LICENSE()：表示模块代码接受的软件许可协议，Linux内核遵循GPL V2开源协议，内核模块与linux内核保持一致即可。
MODULE_AUTHOR()：描述模块的作者信息。
MODULE_DESCRIPTION()：对模块的简单介绍。
MODULE_ALIAS()：给模块设置一个别名。

实验环境（野火为例）

开发板烧录好Debian镜像。启动开发板，搭建好nfs客户端，挂载共享文件夹。获取Debian镜像的内核源码并编译。（选择4.19.71版本内核，内核模块的功能需要依赖内核提供的各种底层接口。）

注：cat /etc/issue查看镜像日期。新版内核是4.19.35版本（22年之后），看驱动文档的“驱动章节实验环境搭建”。

下载linux内核源码（基于野火linux开发板，ebf-buster-linux存放着内核相关）

git clone https://github.com/Embedfire/ebf-buster-linux.git
git clone https://gitee.com/Embedfire/ebf-buster-linux.git

安装必要环境工具库（make工具、gcc交叉编译链、gcc编译工具、bison语法分析器、flex词法分析器、libssl-dev OpenSSL通用库、lzop LZO压缩库的压缩软件）

sudo apt install make gcc-arm-linux-gnueabihf gcc bison flex libssl-dev dpkg-dev lzop

前往ebf-buster-linux目录，执行脚本，一键编译内核

sudo ./make_deb.sh

获取编译出来的内核相关文件

/home/pi/build

make_deb.sh如下：

 1 deb_distro=bionic
 2 DISTRO=stable
 3 build_opts="-j 6"
 4 build_opts="${build_opts} O=/home/pi/build"　　　　　　　　　　　　//O执行编译文件的存放路径
 5 build_opts="${build_opts} ARCH=arm"
 6 build_opts="${build_opts} KBUILD_DEBARCH=${DEBARCH}"
 7 build_opts="${build_opts} LOCALVERSION=-imx-rl"
 8 build_opts="${build_opts} KDEB_CHANGELOG_DIST=${deb_distro}"
 9 build_opts="${build_opts} KDEB_PKGVERSION=l${DISTRO}"
10 build_opts="${build_opts} CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-"
11 build_opts="${build_opts} KDEB_SOURCENAME=linux-upstream"
12 make ${build_opts} npi_v7+defconfig
13 make ${build_opts}
14 make ${build_opts} bindeb-pkg

实验一

helloworld.c文件

 1 #include <linux/init.h>      
 2 #include <linux/module.h>    
 3 #include <linux/kernel.h>  
 4  
 5 static int __init hello_init(void)    //__init指将这段函数指定保存在__init段内存
 6 {
 7     printk(KERN_EMERG "[ KERN_EMERG ] Hello World Module Init\n");
 8     printk("[ default ] Hello World Module Init\n");
 9     return 0;
10 }
11  
12 static int __exit hello_exit(void)    //__exit指将这段函数指定保存在__exit段内存
13 {
14     printk("[ default ] goodbye\n");
15 }
16  
17 module_init(hello_init);    //hello_init作为模块函数入口
18 module_exit(hello_exit);    //hello_exit作为模块函数出口
19  
20 MODULE_LICENSE("GPL2");                     //表示模块代码接受的软件许可协议
21 MODULE_AUTHOR("couvrir");                   //描述模块的作者信息
22 MODULE_DESCRIPTION("hello world module");   //对模块的简单介绍
23 MODULE_ALIAS("test module");                //给模块设置一个别名

Makefile文件

 1 KERNEL_DIR=/home/pi/build    
 2  
 3 ARCH=arm                            //架构
 4 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  //编译链
 5 export ARCH CROSS_COMPILE           //将架构和编译链导出子Makefile
 6  
 7 obj-m:=helloworld.o    
 8 all:
 9     $(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURDIR) modules
10 //整行意思是去子Makefile那里make modules这个伪目标
11  
12 .PHONE:clean copy
13 clean:
14     $(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURDIR) clean
15 copy:
16     sudo cp *.ko /home/couvrir/workdir    //共享文件夹