Linux驅(qū)動(dòng)程序編寫復(fù)習(xí)

Linux驅(qū)動(dòng)

Linux內(nèi)核模塊的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)使得內(nèi)核更加緊湊和靈活修改內(nèi)核時(shí)，不必全部重新編譯整個(gè)內(nèi)核。系統(tǒng)如果需要使用新模塊，只要編譯相應(yīng)的模塊，然后使用insmod將模塊裝載即可模塊的目標(biāo)代碼一旦被鏈接到內(nèi)核，它的作用域和靜態(tài)鏈接的內(nèi)核目標(biāo)代碼完全等價(jià)缺點(diǎn)由于內(nèi)核所占用的內(nèi)存是不會(huì)被換出的，所以鏈接進(jìn)內(nèi)核的模塊會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來一定的性能和內(nèi)存利用方面的損失;裝入內(nèi)核的模塊就成為內(nèi)核的一部分，可以修改內(nèi)核中的其他部分，因此，模塊的使用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰;為了讓內(nèi)核模塊能訪問所有內(nèi)核資源，內(nèi)核必須維護(hù)符號(hào)表，并在裝入和卸載模塊時(shí)修改符號(hào)表;模塊會(huì)要求利用其它模塊的功能，所以，內(nèi)核要維護(hù)模塊之間的依賴性.Linux內(nèi)核模塊與應(yīng)用程序的區(qū)別C語言程序Linux內(nèi)核模塊運(yùn)行用戶空間內(nèi)核空間入口main()module_init()指定;出口無module_exit()指定;

編譯gcc–cMakefile連接ldinsmod運(yùn)行直接運(yùn)行insmod調(diào)試gdbkdbug,kdb,kgdb等模塊相關(guān)命令

insmod<module.ko>[moduleparameters]Loadthemodule注意，只有超級(jí)用戶才能使用這個(gè)命令RmmodUnloadthemodulelsmodListallmodulesloadedintothekernel這個(gè)命令和cat/proc/modules等價(jià)modprobe[-r]<modulename>–Loadthemodulespecifiedandmodulesitdepends模塊依賴一個(gè)模塊A引用另一個(gè)模塊B所導(dǎo)出的符號(hào)，我們就說模塊B被模塊A引用。如果要裝載模塊A，必須先要裝載模塊B。否則，模塊B所導(dǎo)出的那些符號(hào)的引用就不可能被鏈接到模塊A中。這種模塊間的相互關(guān)系就叫做模塊依賴。最簡(jiǎn)單的內(nèi)核模塊例子#include<linux/kernel.h>#include<linux/module.h>#include<linux/init.h>staticint__inithello_init(void){ printk(KERN_INFO"Helloworld\n"); return0;}staticvoid__exithello_exit(void){ printk(KERN_INFO"Goodbyeworld\n");}module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);staticint__inithello_init(void)staticvoid__exithello_exit(void)Static聲明，因?yàn)檫@種函數(shù)在特定文件之外沒有其它意義__init標(biāo)記,該函數(shù)只在初始化期間使用。模塊裝載后，將該函數(shù)占用的內(nèi)存空間釋放_(tái)_exit標(biāo)記該代碼僅用于模塊卸載。Init/exit宏：module_init/module_exit聲明模塊初始化及清除函數(shù)所在的位置裝載和卸載模塊時(shí)，內(nèi)核可以自動(dòng)找到相應(yīng)的函數(shù)

module_init(hello_init); module_exit(hello_exit);編譯內(nèi)核模塊Makefile文件obj-m:=hello.oall:make-C/lib/modules/$(shelluname-r)/buildM=$(shellpwd)modulesclean:make-C/lib/modules/$(shelluname-r)/buildM=$(shellpwd)cleanModuleincludesmorefilesobj-m:=hello.ohello-objs:=a.ob.o裝載和卸載模塊相關(guān)命令lsmodinsmodhello.kormmodhello.ko模塊參數(shù)傳遞有些模塊需要傳遞一些參數(shù)參數(shù)在模塊加載時(shí)傳遞

#insmodhello.kotest=2參數(shù)需要使用module_param宏來聲明

module_param的參數(shù)：變量名稱，類型以及訪問許可掩碼支持的參數(shù)類型Byte,short,ushort,int,uint,long,ulong,bool,charpArray(module_param_array(name,type,nump,perm))#include<linux/kernel.h>#include<linux/module.h>#include<linux/init.h>#include<linux/moduleparam.h>staticinttest;module_param(test,int,0644);staticint__inithello_init(void){ printk(KERN_INFO“Helloworldtest=%d\n”,test); return0;}staticvoid__exithello_exit(void){ printk(KERN_INFO"Goodbyeworld\n");}MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_DESCRIPTION("Test");MODULE_AUTHOR("xxx");module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);導(dǎo)出符號(hào)表如果一個(gè)模塊需要向其他模塊導(dǎo)出符號(hào)（方法或全局變量），需要使用：

EXPORT_SYMBOL(name); EXPORT_SYMBOL_GPL(name); *注意：符號(hào)必須在模塊文件的全局部分導(dǎo)出，不能在函數(shù)部分導(dǎo)出。更多信息可參考<linux/module.h>文件Modules僅可以使用由Kernel或者其他Modules導(dǎo)出的符號(hào)不能使用Libc/proc/kallsyms可以顯示所有導(dǎo)出的符號(hào)內(nèi)核模塊操作/proc文件/proc文件系統(tǒng)，這是內(nèi)核模塊和系統(tǒng)交互的兩種主要方式之一。/proc文件系統(tǒng)也是Linux操作系統(tǒng)的特色之一。/proc文件系統(tǒng)不是普通意義上的文件系統(tǒng)，它是一個(gè)偽文件系統(tǒng)。通過/proc，可以用標(biāo)準(zhǔn)Unix系統(tǒng)調(diào)用(比如open()、read()、write()、ioctl()等等)訪問進(jìn)程地址空間可以用cat、more等命令查看/proc文件中的信息。用戶和應(yīng)用程序可以通過/proc得到系統(tǒng)的信息，并可以改變內(nèi)核的某些參數(shù)。當(dāng)調(diào)試程序或者試圖獲取指定進(jìn)程狀態(tài)的時(shí)候，/proc文件系統(tǒng)將是你強(qiáng)有力的支持者。通過它可以創(chuàng)建更強(qiáng)大的工具，獲取更多信息。/proc相關(guān)函數(shù)create_proc_entry()

創(chuàng)建一個(gè)文件proc_symlink()

創(chuàng)建符號(hào)鏈接proc_mknod()

創(chuàng)建設(shè)備文件proc_mkdir()

創(chuàng)建目錄remove_proc_entry()

刪除文件或目錄Linux2.6內(nèi)核中有關(guān)模塊部分的改變模塊引用計(jì)數(shù)器

Linux2.4中在linux/module.h中定義了三個(gè)宏來維護(hù)實(shí)用計(jì)數(shù)：

__MOD_INC_USE_COUNT

當(dāng)前模塊計(jì)數(shù)加一

__MOD_DEC_USE_COUNT

當(dāng)前模塊計(jì)數(shù)減一

__MOD_IN_USE

計(jì)數(shù)非0時(shí)返回真

在Linux2.6中，模塊引用計(jì)數(shù)器由系統(tǒng)自動(dòng)維護(hù)，所以程序中有關(guān)這些宏都可以注釋掉。

關(guān)于符號(hào)導(dǎo)出列表（listofexportedsymbols）

Linux2.4中會(huì)用EXPORT_NO_SYMBOLS宏，來表示不想導(dǎo)出任何變量或函數(shù)。 在Linux2.6中這個(gè)宏也已經(jīng)消失。系統(tǒng)默認(rèn)為不導(dǎo)出任何變量或函數(shù)。

模塊程序編譯方法的改變

Linux2.4中命令為：

gcc–Wall–DMODULE–D__KERNEL__-DLINUX–c源文件名.c

其中：

__KERNEL__：

即告訴頭文件這些代碼將在內(nèi)核模式下運(yùn)行

MODULE：

即告訴頭文件要給出適當(dāng)?shù)膬?nèi)核模塊的定義

LINUX：

并非必要

-Wall：

顯示所有warning信息。Linux2.6中必須寫makefile。通過make命令編譯程序。

Linux2.6中makefile的寫法：（以helloworld為例）

//Makefileobj-m+=hello.o

all:

make-C/lib/modules/$(shelluname-r)/buildM=$(PWD)modules

clean:

make-C/lib/modules/$(shelluname-r)/buildM=$(PWD)clean

*注意：all下一行需要有一個(gè)“Tab”鍵，不要寫成空格或略去，不然系統(tǒng)無法識(shí)別，報(bào)錯(cuò)：nothingtobedonefor“all”。用以加載的目標(biāo)文件類型已經(jīng)改變Linux2.4中用以加載為模塊的目標(biāo)文件擴(kuò)展名為.oLinux2.6中中用以加載為模塊的目標(biāo)文件擴(kuò)展名為.ko在Linux2.4中，函數(shù)init_module()和函數(shù)cleanup_module()是必不可少的；而在Linux2.6中，同樣功能的函數(shù)并非一定要起這兩個(gè)函數(shù)名。Lab模塊編程WriteTwoModule:Module1:Hell