初探Linux内核编程，参数传递以及模块间函数调用

一.前言 我们一起从3个小例子来体验一下linux内核编程。如下：1.内核编程之hello world2.模块参数传递3.模块间函数调用二.准备工作 首先，在你的linux系统上面安装linux头文件，debian系列：1 $:sudo apt-get install linux-headers-`uname -r`安装后，在你的/lib/modules/目录下有你刚刚安装的头文件版本号对应的目录。头文件夹下面还有个build文件夹，里面的Makefile文件是等会要编译内核模块用的。如图，这是我机器上面的：注意：安装的头文件版本一定要和你的系统版本一样，不然你自己编写的模块不能插入到本机的内核。如果你apt-get安装头文件时，没有对应的头文件，或者你的源里面放不稳定版本的源后，依然没有对应的头文件，你可以到这里搜索需要的deb包来安装。再或者下载跟本机对应的内核源码来构建环境。三.内核编程之hello world 我们先来了解下内核模块文件的入口和出口。它由2个宏来注册入口和出口，分别是：1 module_init（x）;2 module_exit（x）;这2个宏在头文件目录的include/linux/module.h。宏里面的x代表注册到内核的入口和出口函数。通俗一点讲就是模块初始化和模块卸载时调用的函数。初始化函数的形式：int my_init（void）;退出函数的形式：void my_exit（void）;另外还有一些宏：MODULE_LICENSE（_license）：模块的许可证。MODULE_AUTHOR（_author）：模块的作者。MODULE_VERSION（_version）：模块版本MODULE_DESCRIPTION（_description）：模块的描述。还有一些就不一一举例了。现在，我来看最简单的hello world例子：文件名：kernel_hello.c 1 #include <linux/init.h> 2 #include <linux/module.h> 3 #include <linux/kernel.h> 45 /* 以下4个宏分别是许可证，作者，模块描述，模块版本 */ 6 MODULE_LICENSE（"Dual BSD/GPL"）; 7 MODULE_AUTHOR（"yuuyuu"）; 8 MODULE_DESCRIPTION（"kernel module hello"）; 9 MODULE_VERSION（"1.0"）;10 11 /* 入口函数 */12 static int hello_init（void）13 {14 printk（KERN_ALERT "hello_init（） start "）;15 16 return 0;17 }18 19 /* 退出函数 */20 static void hello_exit（void）21 {22 printk（KERN_ALERT "hello_exit（） start "）;23 }24 25 /* 注册到内核 */26 module_init（hello_init）;27 module_exit（hello_exit）;上面的printk（）函数时内核自己实现的输出函数，KERN_ALERT时输出信息的级别！然后再写一个很简单的Makefile文件：1 KERNAL_DIR ？= /lib/modules/$（shell uname -r）/build2 PWD := $（shell pwd）3 4 obj-m := kernel_hello.o5 6 default:7 $（MAKE） -C $（KERNAL_DIR） M=$（PWD） modulesKERNAL_DIR：你刚刚安装头文件的目录PWD：代表当前你编写模块文件的目录。obj-m：模块的依赖目标文件。另外，内核的Makefile文件：obj-m代表将目标文件编译成模块，obj-y代表编译到内核，ojb-n代表不编译。-C：执行make的时候，把工作目录切换到-C后面指定的参数目录，这里即头文件目录下的build目录。M：这个M时内核Makefile里面的一个变量。作用时回到当前目录继续读取Makefile，这里的就是读完build目录下的Makefile之后再回到我们的这个目录，读取我们刚刚编写的那个Makefile。最后的modules是代表编译模块。现在我们来编译下，在我们编写Makefile的目录下执行make，会看到生成了模块文件kernel_hello.ko
查看模块信息：sudo modinfo kernel_hello.ko可以看到刚刚那几个宏插入的模块信息。现在我们一口气执行4个动作：插入模块，查看内核已插入的模块，卸载模块，查看dmesg信息：可以看到，模块在初始化和退出时都打印了函数里面的信息。四.模块参数传递 模块的参数传递也是一个宏，在头文件目录的include/linux/moduleparam.h：1 module_param（name, type, perm）name：模块中的变量名，也是用户可指定参数名。type：byte，short，ushot，int，uint，long，ulong，charp，bool这些perm：模块的权限控制。跟linux文件权限控制一样的。文件名：kernel_hello_param.c 1 #include <linux/init.h> 2 #include <linux/module.h> 3 #include <linux/kernel.h> 45 /* 以下4个宏分别是许可证，作者，模块描述，模块版本 */ 6 MODULE_LICENSE（"Dual BSD/GPL"）; 7 MODULE_AUTHOR（"yuuyuu"）; 8 MODULE_DESCRIPTION（"kernel module hello"）; 9 MODULE_VERSION（"1.0"）;10 11 static char *msg;12 module_param（msg, charp, 0644）;13 14 /* 入口函数 */15 static int hello_init（void）16 {17 printk（KERN_ALERT "hello_init（） start "）;18 printk（KERN_ALERT "%s ", msg）;19 20 return 0;21 }22 23 /* 退出函数 */24 static void hello_exit（void）25 {26 printk（KERN_ALERT "hello_exit（） start "）;27 }28 29 /* 注册到内核 */30 module_init（hello_init）;31 module_exit（hello_exit）;比上一个文件，就增加了11，12，18行。注意第12行的charp，是内核的字符指针。编译后，传参插入，dmesg查看信息：插入的参数msg跟在模块后面即可。 五.模块间函数调用 模块的函数导出到符号表才可以供其他函数使用，需要用到宏：1 EXPORT_SYMBOL（sym）该宏在include/linux/export.h里面。既然模块间函数调用，我们要编写2个模块。文件一：kernel_fun.h1 #ifndef KERNEL_FUN_H2 #define KERNEL_FUN_H3 4 void fun（void）;5 6 #endif文件二，要导出的模块文件：kernel_fun.c 1 #include <linux/init.h> 2 #include <linux/module.h> 3 #include <linux/kernel.h> 4 #include <linux/export.h> 56 #include "kernel_fun.h" 78 /* 以下4个宏分别是许可证，作者，模块描述，模块版本 */ 9 MODULE_LICENSE（"Dual BSD/GPL"）;10 MODULE_AUTHOR（"yuuyuu"）;11 MODULE_DESCRIPTION（"kernel module hello"）;12 MODULE_VERSION（"1.0"）;13 14 /* 入口函数 */15 static int fun_init（void）16 {17 printk（KERN_ALERT "fun_init（） start "）;18 19 return 0;20 }21 22 void fun（）23 {24 printk（KERN_ALERT "fun（） is called "）;25 }26 27 /* 退出函数 */28 static void fun_exit（void）29 {30 printk（KERN_ALERT "fun_exit（） start "）;31 }32 33 /* 注册到内核 */34 module_init（fun_init）;35 module_exit（fun_exit）;36 37 /* 导出符号表 */38 EXPORT_SYMBOL（fun）;最后一行就是导出到符号表。文件三，要调用模块文件二的函数：kernel_mod.c 1 #include <linux/init.h> 2 #include <linux/module.h> 3 #include <linux/kernel.h> 4 #include <linux/export.h> 56 #include "kernel_fun.h" 78 /* 以下4个宏分别是许可证，作者，模块描述，模块版本 */ 9 MODULE_LICENSE（"Dual BSD/GPL"）;10 MODULE_AUTHOR（"yuuyuu"）;11 MODULE_DESCRIPTION（"kernel module hello"）;12 MODULE_VERSION（"1.0"）;13 14 /* 入口函数 */15 static int mod_init（void）16 {17 printk（KERN_ALERT "mod_init（） start "）;18 19 /* 调用fun */20 fun（）;21 return 0;22 }23 24 /* 退出函数 */25 static void mod_exit（void）26 {27 printk（KERN_ALERT "mod_exit（） start "）;28 }29 30 /* 注册到内核 */31 module_init（mod_init）;32 module_exit（mod_exit）;第20行即是调用其他模块的函数。这里要编译2个模块，对应的Makefile文件：1 KERNAL_DIR ？= /lib/modules/$（shell uname -r）/build2 PWD := $（shell pwd）3 4 obj-m := kernel_mod.o kernel_fun.o5 6 default:7 $（MAKE） -C $（KERNAL_DIR） M=$（PWD） modules 编译好这2个模块后，我们现在来验证。注意，因为kernel_mod依赖kernel_fun，所以我要先插入kernel_fun模块。卸载模块的时候，我们要先卸载kernel_mod，原因同上。依次插入kernel_fun，查看它的符号表，然后插入kernel_mod，查看dmesg：可以看到kernel_fun的fun（）被kernle_mod调用了。本文永久更新链接地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2016-01/127560.htm