在Ubuntu下如何編譯第一個(gè)內(nèi)核模塊？
Ubuntu系統(tǒng)屬于linux系統(tǒng)，本文介紹了在Ubuntu下編譯的***個(gè)內(nèi)核模塊的方法，具體內(nèi)容如下所述。
內(nèi)核模塊是Linux內(nèi)核向外部提供的一個(gè)插口，其全稱為動(dòng)態(tài)可加載內(nèi)核模塊(LoadableKernelModule，LKM)，我們簡(jiǎn)稱為模塊。Linux內(nèi)核之所以提供模塊機(jī)制，是因?yàn)樗旧硎且粋€(gè)單內(nèi)核(monolithickernel)。單內(nèi)核的***優(yōu)點(diǎn)是效率高，因?yàn)樗械膬?nèi)容都集成在一起，但其缺點(diǎn)是可擴(kuò)展性和可維護(hù)性相對(duì)較差，模塊機(jī)制就是為了彌補(bǔ)這一缺陷。
一、什么是模塊
模塊是具有獨(dú)立功能的程序，它可以被單獨(dú)編譯，但不能獨(dú)立運(yùn)行。它在運(yùn)行時(shí)被鏈接到內(nèi)核作為內(nèi)核的一部分在內(nèi)核空間運(yùn)行，這與運(yùn)行在用戶空間的進(jìn)程是不同的。模塊通常由一組函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，用來實(shí)現(xiàn)一種文件系統(tǒng)、一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序或其他內(nèi)核上層的功能。
應(yīng)用程序與內(nèi)核模塊的比較
為了加深對(duì)內(nèi)核模塊的了解，表一給出應(yīng)用程序與內(nèi)核模塊程序的比較。
表一應(yīng)用程序與內(nèi)核模塊程序的比較
從表一我們可以看出，內(nèi)核模塊程序不能調(diào)用libc庫(kù)中的函數(shù)，它運(yùn)行在內(nèi)核空間，且只有超級(jí)用戶可以對(duì)其運(yùn)行。另外，模塊程序必須通過module_init()和module-exit()函數(shù)來告訴內(nèi)核“我來了”和“我走了”。
二、編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的模塊
模塊和內(nèi)核都在內(nèi)核空間運(yùn)行，模塊編程在一定意義上說就是內(nèi)核編程。因?yàn)閮?nèi)核版本的每次變化，其中的某些函數(shù)名也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化，因此模塊編程與內(nèi)核版本密切相關(guān)。以下例子針對(duì)Ubuntu9.10內(nèi)核2.6.31-14-generic
1.程序舉例
- #include
- #include
- #include
- MODULE_LICENSE("GPL");
- staticint__initlkp_init(void)
- {
- printk(KERN_ALERT"HelloWorld!\n");
- return0;
- }
- staticvoid__exitlkp_cleanup(void)
- {
- printk(KERN_ALERT"ByeWorld!\n");
- }
- module_init(lkp_init);
- module_exit(lkp_cleanup);
- MODULE_AUTHOR("heyutao");
- MODULE_DESCRIPTION("hello");
說明
所有模塊都要使用頭文件module.h，此文件必須包含進(jìn)來。
頭文件kernel.h包含了常用的內(nèi)核函數(shù)。
頭文件init.h包含了宏_init和_exit，它們?cè)试S釋放內(nèi)核占用的內(nèi)存。
lkp_init是模塊的初始化函數(shù)，它必需包含諸如要編譯的代碼、初始化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。
使用了printk()函數(shù)，該函數(shù)是由內(nèi)核定義的，功能與C庫(kù)中的printf()類似，它把要打印的信息輸出到終端或系統(tǒng)日志。
lkp_cleanup是模塊的退出和清理函數(shù)。此處可以做所有終止該驅(qū)動(dòng)程序時(shí)相關(guān)的清理工作。
module_init()和cleanup_exit()是模塊編程中最基本也是必須的兩個(gè)函數(shù)。
module_init()是驅(qū)動(dòng)程序初始化的入口點(diǎn)。而cleanup_exit()注銷由模塊提供的所有功能。
2編寫Makefile文件，與hello.c放在同一個(gè)目錄里
- obj-m:=hello.oKERNELBUILD:=/lib/modules/$(shelluname-r)/builddefault:make-C$(KERNELBUILD)M=$(shellpwd)modulesclean:rm-rf*.o*.ko*.mod.c.*.cmd*.markers*.order*.symvers.tmp_versions
(注意makefile里面要求的tab)
KERNELBUILD:=/lib/modules/$(shelluname-r)/build是編譯內(nèi)核模塊需要的Makefile的路徑，Ubuntu下是
/lib/modules/2.6.31-14-generic/build
make-C$(KERNELBUILD)M=$(shellpwd)modules編譯內(nèi)核模塊。-C將工作目錄轉(zhuǎn)到KERNELBUILD，調(diào)用該目錄下的Makefile，并向這個(gè)Makefile傳遞參數(shù)M的值是$(shellpwd)modules。
3.編譯模塊
#sudomake(調(diào)用***個(gè)命令default)
這時(shí)，在hello.c所在文件夾就會(huì)有hello.ko，這個(gè)就是我們需要的內(nèi)核模塊啦
#sudomakeclean
清理編譯垃圾，hello.ko也會(huì)清理掉。
4.插入模塊，讓其工作。注意必須是root權(quán)限
#sudoinsmod./hello.ko我們用dmesg就可以看到產(chǎn)生的內(nèi)核信息啦，Helloworld!
如果沒有輸出"hellofromhelloworld"，因?yàn)槿绻阍谧址K端而不是終端模擬器下運(yùn)行的話，就會(huì)輸出，因?yàn)樵诮K端模擬器下時(shí)會(huì)把內(nèi)核消息輸出到日志文件/var/log/kern.log中。
#sudormmod./hello再用dmesg可以看到Byeworld!
modutils是管理內(nèi)核模塊的一個(gè)軟件包?？梢栽谌魏潍@得內(nèi)核源代碼的地方獲取Modutils(modutils-x.y.z.tar.gz)源代碼，然后選擇***級(jí)別的patch.x.y.z等于或小于當(dāng)前的內(nèi)核版本，安裝后在/sbin目錄下就會(huì)有insomod、rmmod、ksyms、lsmod、modprobe等實(shí)用程序。當(dāng)然，通常我們?cè)诩虞dLinux內(nèi)核時(shí)，modutils已經(jīng)被載入。1.Insmod命令調(diào)用insmod程序把需要插入的模塊以目標(biāo)代碼的形式插入到內(nèi)核中。在插入的時(shí)候，insmod自動(dòng)調(diào)用init_module()函數(shù)運(yùn)行。注意，只有超級(jí)用戶才能使用這個(gè)命令，其命令格式為：#insmod[path]modulename.ko2.rmmod命令調(diào)用rmmod程序?qū)⒁呀?jīng)插入內(nèi)核的模塊從內(nèi)核中移出，rmmod會(huì)自動(dòng)運(yùn)行cleanup_module()函數(shù)，其命令格式為：#rmmod[path]modulename.ko3.lsmod命令調(diào)用lsmod程序?qū)@示當(dāng)前系統(tǒng)中正在使用的模塊信息。實(shí)際上這個(gè)程序的功能就是讀取/proc文件系統(tǒng)中的文件/proc/modules中的信息，其命令格式為：#lsmod4.ksyms命令
ksyms這個(gè)程序用來顯示內(nèi)核符號(hào)和模塊符號(hào)表的信息。與lsmod相似，它的功能是讀取/proc文件系統(tǒng)中的另一個(gè)文件/proc/kallsyms。
這就是在2.6.xx下一個(gè)最簡(jiǎn)單的模塊編寫過程。
總結(jié)：
希望本文介紹的在Ubuntu下編譯的***個(gè)內(nèi)核模塊的方法能夠?qū)ψx者有所幫助，更多有關(guān)linux系統(tǒng)的知識(shí)還有待于讀者去探索和學(xué)習(xí)。
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