(四) linux内核模块编程

　　Linux 就是通常所说的单内核（monolithic kernel），即操作系统的大部分功能都被称为内核，并在特权模式下运行。通过 Linux 内核模块（LKM）可以在运行时动态地更改 Linux。Linux可加载内核模块（从内核的 1.2 版本开始引入）是 Linux 内核的最重要创新之一。它们提供了可伸缩的、动态的内核。探索隐藏在可加载模块后面的原理，并学习这些独立的对象如何动态地转换成 Linux 内核的一部分。

（1） linux 内核模块的创建

　　LKM 包含 entry 和 exit 函数。当向内核插入模块时，调用 entry 函数，从内核删除模块时则调用 exit 函数。因为 entry 和 exit 函数是用户定义的，所以存在 module_init 和 module_exit 宏，用于定义这些函数属于哪种函数。LKM 还包含一组必要的宏和一组可选的宏，用于定义模块的许可证、模块的作者、模块的描述等等，见下例。

#include <linux/module.h>     
#include <linux/kernel.h>       
#include <linux/init.h>         


static int __init hello_3_init(void)
{
        printk(KERN_ALERT "Hello, world n");
        return 0;
}

static void __exit hello_3_exit(void)
{
        printk(KERN_ALERT "Goodbye, world 
" );
}

MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(hello_3_init);
module_exit(hello_3_exit);

（2）构建linux 内核模块

　　编译模块的make file 必须是Makefile,不能是makefile，并且要生成模块必须先编译通过。内核模块的makefile如下

　　ifneq ($(KERNELRELEASE),)

　　obj-m := mytest.o

　　mytest-objs := file1.o

　　else
　　
　　KVER ?= $(shell uname -r) 


　　KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build

　　PWD := $(shell pwd)

　　default:

　　$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

　　clean:

　　
　　rm -rf .*.cmd *.o *.mod.c *.ko .tmp_versions

　　endif

　　1> KERNELRELEASE是在内核源码的顶层Makefile中定义的一个变量，在第一次读取执行此Makefile时，KERNELRELEASE没有被定义。所以执行else之后内容。

　　2> 当执行make 时候执行默认目标defalult。

　　　　$(KDIR) 指明跳转到内核源码目录下读取那里的Makefile；M=$(PWD) 指示路径；表明然后返回到当前目录继续读入、执行当前的Makefile。

　　　　$(KVER) 要生成的模块内核版本当前系统版本

　　3> 当从内核源码目录返回时，KERNELRELEASE已被被定义，kbuild也被启动去解析kbuild语法的语句，make将继续读取else之前的内容。

　　　　mytest-objs := file1.o 表示mytest.o 由file1.o 连接生成

　　　　obj-m := mytest.o 表示编译连接后将生成mytest.o模块 mytest.ko。

（3）编译安装卸载

　1> 编译执行make 生成mytest.ko内核模块

　2> 安装内核模块 sudo insmod mytest.ko 　

　3> 查看内核模块输出　dmesg -c

　4> 卸载内核模块 sudo rmmod mytest.ko 　

　注意：Linux命令dmesg用来显示开机信息，kernel会将开机信息存储在ring buffer中。您若是开机时来不及查看信息，可利用dmesg来查看。开机信息亦保存在/var/log目录中，名称为dmesg的文件里。

（4）内核模块的启动参数

　　像我们普通的应用程序一样，有main函数启动可以有参数，内核模块启动时候也可以使用参数。这点很重要，如在视频压缩中通过最优参数达到不同压缩效率。先看一个例子我们在解释其中的代码。

#include <linux/module.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/kernel.h>

#define MAX_ARRAY 66
static int int_var = 0;

static char *str_var = "default";
static int int_array[6];
int narr;

module_param(int_var, int, 0644);
MODULE_PARM_DESC(int_var, "A integer variable");

module_param(str_var,charp,0644);
MODULE_PARM_DESC(str_var, "A string variable");

module_param_array(int_array, int, &narr, 0644);
MODULE_PARM_DESC(int_array, "A integer array");

static int __init hello_init(void)
{
     int i;
     printk(KERN_ALERT "Hello, my LKM.
");
     printk(KERN_ALERT "int_var %d.
", int_var);
     printk(KERN_ALERT "str_var %s.
", str_var);
     for(i = 0; i < narr; i ++)
     {
        printk("int_array[%d] = %d
", i, int_array[i]);
     }
     return     0;
}
static void __exit hello_exit(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Bye, my LKM.
");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("This module is a example.");

方式一：在内核模块里，参数的用法如同全局变量。

　　　　module_param(name, type, perm);

　　　　name 用户看到的参数名，又是模块内接受参数的变量

　　　　type 表示参数的数据类型，下列之一：byte, short, ushort, int, uint, long, ulong, charp, bool, invbool

　　　　perm 指定了在sysfs中相应文件的访问权限

　　eg:

　　　 static unsigned int int_var = 0;

　　　　module_param(int_var, uint, S_IRUGO);

方式二：模块源文件内部的变量名与外部的参数名有不同的名

　　　　module_param_named(name, variable, type, perm);

　　　　name　外部可见的参数名

　　　　variable 源文件内部的全局变量名

方式三：字符串

　　　　static char *name;

　　　　module_param(name, charp, 0);

　　或者

　　　　static char species[BUF_LEN]；

　　　 module_param_string(name, string, len, perm);

方式四：数组　　

　　　　static int finsh[MAX_FISH];

　　　　static int nr_fish;

　　　　module_param_array（fish, int, &nr_fish, 0444）; //最终传递数组元素个数存在nr_fish中

编译生成内核模块

装载内核模块 sudo insmod parm.ko int_var=100 str_var=hello int_array=100,200