3 Linux核心模組介紹

為什麼linux系統會提供模組？

隨著os的演化，功能越來越多，就會有乙個問題：linux本身是乙個單核心，它的效率高但是它的可擴充套件性和可維護性差，如果把所有的功能都放到os的核心中，那麼核心就會非常龐大並且笨拙，如果不放在核心中，那麼這些功能要麼不能執行，要麼執行非常緩慢。

所以聰明的工程師們就發明了模組，來解決這個問題。

但是核心模組也是有缺點的，首先，載入解除安裝需要時間，會降低系統效能；模組需要管理結構和額外的**，因此需要更多的記憶體；模組只能間接地訪問核心資源，所以效率較低；最重要的是模組一旦被載入，就成了核心的一部分，就有可能使核心崩潰，也有安全隱患；最後還會有版本問題。

在開始模組的插入之前，我們需要先了解一些基本的內容，就是我們和linux互動的方式，在使用者態我們都是直接printf列印出來就好了，但是在linux中，我們都是通過日誌資訊來了解系統狀況的，linux有專門的檔案系統來給使用者提供資訊（/proc，之後會有專門的文章來介紹），在這裡我們僅簡單介紹一下。

我們都知道，printf可以幫助我們在螢幕上列印出文字資訊，但是這僅僅是在linux的使用者態中使用的，不幸的是在核心中不能使用printf了。當linux執行起來以後，核心本身就會記錄一些資訊，並提供整個作業系統的狀態資訊，printk是最常見的linux核心向終端使用者傳遞訊息的方式。

printk和printf的區別就是printk可以指定訊息的列印級別，核心根據這個級別來決定是否將訊息列印到終端上：

核心使用printk()而不是printf()的原因是核心沒有鏈結標準c函式庫。但其實printk和printf函式的介面完全一樣，可以在控制台顯示1024個字元。

printk函式在執行的時候，首先設法獲取控制台訊號量，然後將要輸出的字元存入控制台的日誌緩衝區，再呼叫控制台驅動程式來重新整理緩衝區。如果控制台無法獲取控制台訊號量，就只能把要輸出的字元儲存到日誌緩衝區，並依賴擁有控制台訊號量的程序來重新整理這個緩衝區。注意在printk儲存任何資料到日誌緩衝區之前，必須使用日誌緩衝區鎖，這樣才能保證併發呼叫printk時不會相互影響。如果已經獲得了控制台訊號量，那麼重新整理日誌緩衝區之前，可以多次呼叫printk()函式，所以，printk不能來表明任何程式的執行時間。

首先，linux核心有多種方式可以用於儲存日誌和資訊。linux核心通過klogd()傳送訊息，並給它標上適當的警告級。所有級別的訊息都儲存在/proc/kmsg中。

dmesg是乙個命令列工具，可以用於顯示儲存在/proc/kmsg中的緩衝區內容，並能夠根據訊息級別來選擇是否要過濾這個緩衝區。

linux系統的/var/log/message下儲存的是大多數已經記錄的系統的資訊。對於某些儲存了已接收訊息的特定位置，可以借助syslogd程式來讀取/etc/syslogd.conf的內容。根據syslogd.conf中項的不同，日誌資訊可以儲存到許多不同的檔案中去，但是該檔案在不同版本的linux系統中有所不同，不過一般是在/var/log/meaasga下。

了解了以上內容之後，我們就可以來編寫核心模組了，和每種程式語言類似，核心模組的編寫也是有基本的框架的：c檔案+makefile檔案。

c檔案我們在自己的資料夾下新建c檔案，然後編寫**。

直接來看**，我將所有需要知道的東西都寫在注釋中了：

# include //對應使用module_init/module_exit,所有模組都要使用，這個檔案必須被包含進來 # include //包含常用的核心函式 # include //包含了巨集_init和_exit，告訴編譯程式相關的函式和變數僅用於初始化，編譯程式將標有_init的所有**儲存到特殊的記憶體段中，初始化結束後就釋放這段記憶體 /* * 模組的初始化函式lkp_init()：向核心註冊模組提供新功能 * __init是用於初始化的修飾符 * printk()函式的使用：由核心定義，它把要列印的東西輸出到終端或者日誌裡去， * */ static int __init lkp_init (void)/* *模組的退出和清理函式lkp_exit()：登出由模組提供所有的功能 * */ static void __exit lkp_exit (void )//模組初始化的入口點，對於內建模組，核心在引導時呼叫該入口點；對於可載入模組則在該模組插入核心時才呼叫。 module_init (lkp_init) ;//對於可載入模組，核心在此處呼叫cleanup_module函式，而對於內建的模組，它沒有什麼用。 module_exit (lkp_exit);/* * 模組的許可證宣告gpl，提示可能沒有gnu公共許可證 * */ module_license ("gpl"

);

makefile檔案

注意，makefile檔案的m必須是大寫，而且得和你要編譯的c檔案放在同乙個目錄。

接下來是**：

obj-m:=first.o #這一行的-c的作用是告訴make程式讀取makefile或者做其他事情之前，先要改變linux的源目錄。 make -c /usr/src/linux-2.6.7 subdirs= $pwd modules

來看這段**，我們可以發現我們每次需要編譯檔案的時候，都需要確定一下我們自己的linux系統中核心的版本，首先，檢視核心的版本在終端中使用uname -r命令即可，但是我們並不需要這樣子寫，可以寫成如下形式，移植性很強，以後只需要複製這個文件修改目標檔案.o的名字即可使用：

#makefile檔案注意：假如前面的.c檔案起名為first.c，那麼這裡的makefile檔案中的.o檔案就要起名為first.o    只有root使用者才能載入和解除安裝模組
obj-m:=first.o                          #產生first模組的目標檔案
#目標檔案  檔案  要與模組名字相同
current_path:=
$(shell pwd
)             #模組所在的當前路徑
linux_kernel:=
$(shell uname -r)
#linux核心**的當前版本
linux_kernel_path:=/usr/src/linux-headers-$(linux_kernel)
all:
make -c $(linux_kernel_path)
m=$(current_path)
modules    #編譯模組
#[tab]              核心的路徑       當前目錄編譯完放哪  表明編譯的是核心模組
clean:
make -c $(linux_kernel_path)
m=$(current_path)
clean      #清理模組

插入/檢查/刪除模組

在編寫好c檔案和makefile檔案之後，在終端中使用make命令，即可編譯。編譯後會生成乙個.ko檔案，這個就是模組。

在linux中，插入刪除模組要有超級使用者許可權，所以要在命令前加上sudo。插入模組：

sudo insmod first.ko

之後可以檢視模組是否正確插入了：

lsmod

之後使用dmesg命令檢視日誌資訊：

dmesg

刪除模組只用寫模組名字即可，不用寫副檔名

sudo rmmod first

3 Linux核心模組介紹

Linux學習（3） Linux鏈結概念

3 Linux 詳解檔案許可權

3 Linux命令之萬用字元

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