一起学习Linux内核模块的知识,为编写复杂的设备驱动做好准备

本文主要是介绍一起学习Linux内核模块的知识,为编写复杂的设备驱动做好准备,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

一、Linux内核模块简介

Linux内核的整体架构非常庞大,包含的组件非常多,如果把所有的功能都编译到内核,有导致生成的内核映像越来越大,同时如果我们要修改现有内核的功能,需要重编内核,效率很低

有没有另一种机制可使得内核本身不包含所有功能,而在这些功能需要被使用的时候,其对应的代码才被动态地加载的内核中呢?

Linux提供了这样的机制,就是模块(Module),模块具有这样的特点:

  • 模块本身不被编译到内核映像,从而控制了内核的大小

  • 模块一旦加载,和内核的其他部分完全一样。

二、Linux内核模块组成

一个linux内核模块主要包含以下几个部分。

  • 模块加载函数

  • 模块卸载函数

  • 模块参数(可选)

  • 模块导出符号(可选)

  • 模块作者等信息声明(可选)

2.1 模块加载函数

当通过insmodmodprobe命令加载内核模块时,模块的加载函数会自动被内核执行,完成本模块的初始化工作。

内核加载函数一般以__init 标识声明,典型的模块加载函数的形式如下所示:

static int __init init_func(void)
{...
}
module_init(init_func);

返回整形值,成功返回0,失败返回错误码,如-ENODEV、ENOMEM(asm-generic/errno-base.h)。

在linux内核中,可以使用request_module加载内核代码,灵活地使用其他模块。

int __request_module(...);
eg:
request_module("module_name");

2.2 模块卸载函数

linux内核卸载模块一般以__exit标识声明,典型的模块卸载函数的形式如下所示:

static void exit_func(void)
{...
}
module_exit(exit_func);

模块卸载函数在模块卸载的时候执行,不返回任何值,且必须使用module_exit函数来指定,我们使用__exit修饰模块卸载函数,可以告诉内核如果相关的模块被直接编译到内核,则exit_func函数会被省略,直接不链接到最后的镜像。

2.3 模块参数

我们可以用"module_param(参数名,参数类型,参数读/写权限)",为模块定义一个参数。例如:

// test_lockup.c
static unsigned int time_secs;
module_param(time_secs, uint, 0600);
MODULE_PARM_DESC(time_secs, "lockup time in seconds, default 0");

在装载内核模块时,用户可以向模块传递参数,形式如下,如果模块内置了,就无法再insmod了。

insmode(或modprobe) 模块名 参数名="参数值",参数名="参数值"

参数类型可以byte、short、ushort、int、uint、long、ulong、charp、bool、invbool。除此之外还可以使用"moudule_param_array"传递参数数组。

2.4 导出符号

Linux的"/proc/kallsyms"文件对应着内核符号表,记录了符号以及符号所在的内存地址。 模块可以使用如下宏导出到内核符号表中,导出的符号可以被其他模块使用。

EXPORT_SYMBOL(符号名);
EXPORT_SYMBOL_GPL(符号名);

2.5 模块声明和描述

linux可以可以声明模块的作用、描述、版本、设备表和别名、许可权限,如:

MODULE_AUTHOR("author");
MODULE_DESCRIPTION("description");
MODULE_VERSION("version");
MODULE_DEVICE_TABLE("device_table");
MODULE_ALIAS("alias");
MODULE_LICENSE("license");

2.6 模块的使用计数

linux2.4内核中,模块自身通过MOD_INC_USE_COUNT、MOD_DES_USE_COUNT来管理自己被使用的计数。

linux2.6内核中,提供了模块计数管理接口:

bool try_module_get(struct module *module); //增加模块使用计数
void module_put(struct module *module);     //减少模块使用计数

三、示例

模拟处理器软件:qemu

内核:linux-6.9.1

编译工具链:CONFIG_COMPILE=x86_64-linux-gnu-

架构:ARM=x86

3.1 foo.c

// foo.c
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>static int __init foo_init(void)
{printk(KERN_INFO "hello foo\n");return 0;
}static void __exit foo_exit(void)
{printk(KERN_INFO "goodbye foo\n");
}module_init(foo_init);
module_exit(foo_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("simon");
MODULE_DESCRIPTION("a simple module example");
MODULE_VERSION("v1.0");
MODULE_ALIAS("simon_char");

3.2 Makefile

这里的示例没有嵌入到内核树中,是可以单独编译的。需要将Makefile和embei_foo.c放到同一个指令,执行make指令即可。

// Makefile
obj-m += foo.oPWD=$(shell pwd)
KERNEL_DIR="/home/simon/share/linux/linux-6.9.1" // 换成自己的内核路径all:make -C $(KERNEL_DIR) M=$(PWD) modules
clean:make -C $(KERNEL_DIR) M=$(PWD) clean

四、总结

本文首先对linux内核模块的特点进行了概述,其模块本身不被编译到内核映像,从*有效地控制内核映像的大小,同时模块一旦加载,和内核的其他部分完全一样

然后对内核的组成进行了讲解,其主要包含内核模块加载函数、卸载函数、模块参数、导出符号、模块声明和描述以及模块的使用计数

最后以一个简单的模块示例,把整个流程跑了一遍,同时对涉及到的命令做了展示。希望大家可以掌握此部分的知识,为编写其他设备驱动做好准备。

一个专注于“嵌入式知识分享”、“DIY嵌入式产品”的技术开发人员,关注我,一起共创嵌入式联盟。

这篇关于一起学习Linux内核模块的知识,为编写复杂的设备驱动做好准备的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1048259

相关文章

Oracle数据库定时备份脚本方式(Linux)

《Oracle数据库定时备份脚本方式(Linux)》文章介绍Oracle数据库自动备份方案,包含主机备份传输与备机解压导入流程,强调需提前全量删除原库数据避免报错,并需配置无密传输、定时任务及验证脚本... 目录说明主机脚本备机上自动导库脚本整个自动备份oracle数据库的过程(建议全程用root用户)总结

Linux如何查看文件权限的命令

《Linux如何查看文件权限的命令》Linux中使用ls-R命令递归查看指定目录及子目录下所有文件和文件夹的权限信息,以列表形式展示权限位、所有者、组等详细内容... 目录linux China编程查看文件权限命令输出结果示例这里是查看tomcat文件夹总结Linux 查看文件权限命令ls -l 文件或文件夹

idea的终端(Terminal)cmd的命令换成linux的命令详解

《idea的终端(Terminal)cmd的命令换成linux的命令详解》本文介绍IDEA配置Git的步骤:安装Git、修改终端设置并重启IDEA,强调顺序,作为个人经验分享,希望提供参考并支持脚本之... 目录一编程、设置前二、前置条件三、android设置四、设置后总结一、php设置前二、前置条件

Linux系统中查询JDK安装目录的几种常用方法

《Linux系统中查询JDK安装目录的几种常用方法》:本文主要介绍Linux系统中查询JDK安装目录的几种常用方法,方法分别是通过update-alternatives、Java命令、环境变量及目... 目录方法 1:通过update-alternatives查询(推荐)方法 2:检查所有已安装的 JDK方

Linux系统之lvcreate命令使用解读

《Linux系统之lvcreate命令使用解读》lvcreate是LVM中创建逻辑卷的核心命令,支持线性、条带化、RAID、镜像、快照、瘦池和缓存池等多种类型,实现灵活存储资源管理,需注意空间分配、R... 目录lvcreate命令详解一、命令概述二、语法格式三、核心功能四、选项详解五、使用示例1. 创建逻

Linux下在线安装启动VNC教程

《Linux下在线安装启动VNC教程》本文指导在CentOS7上在线安装VNC,包含安装、配置密码、启动/停止、清理重启步骤及注意事项,强调需安装VNC桌面以避免黑屏,并解决端口冲突和目录权限问题... 目录描述安装VNC安装 VNC 桌面可能遇到的问题总结描js述linux中的VNC就类似于Window

linux下shell脚本启动jar包实现过程

《linux下shell脚本启动jar包实现过程》确保APP_NAME和LOG_FILE位于目录内,首次启动前需手动创建log文件夹,否则报错,此为个人经验,供参考,欢迎支持脚本之家... 目录linux下shell脚本启动jar包样例1样例2总结linux下shell脚本启动jar包样例1#!/bin

Linux之platform平台设备驱动详解

《Linux之platform平台设备驱动详解》Linux设备驱动模型中,Platform总线作为虚拟总线统一管理无物理总线依赖的嵌入式设备,通过platform_driver和platform_de... 目录platform驱动注册platform设备注册设备树Platform驱动和设备的关系总结在 l

linux批量替换文件内容的实现方式

《linux批量替换文件内容的实现方式》本文总结了Linux中批量替换文件内容的几种方法,包括使用sed替换文件夹内所有文件、单个文件内容及逐行字符串,强调使用反引号和绝对路径,并分享个人经验供参考... 目录一、linux批量替换文件内容 二、替换文件内所有匹配的字符串 三、替换每一行中全部str1为st

Linux进程CPU绑定优化与实践过程

《Linux进程CPU绑定优化与实践过程》Linux支持进程绑定至特定CPU核心,通过sched_setaffinity系统调用和taskset工具实现,优化缓存效率与上下文切换,提升多核计算性能,适... 目录1. 多核处理器及并行计算概念1.1 多核处理器架构概述1.2 并行计算的含义及重要性1.3 并