linux内核编程入门 hello world

注意:

  • Makefile 文件的命名注意M需要大写,否则会报错。
  • 在Makefile文件中make命令前应为tab制表符。

下文转载至:https://blog.csdn.net/bingqing07/article/details/5888875

首先得了解一下什么是模块: 模块是具有独立功能的程序,它可以被单独编译,但不能独立运行。它在运行时被链接到内核作为内核的一部分在内核空间运行,这与运行在用户空间的进程是不同的。模块通常由一组函数和数据结构组成,用来实现一种文件系统、一个驱动程序或其他内核上层的功能。

这样说吧,模块就是整个内核的一部分。但是跟C程序中函数不一样的一点是,内核模块可以在它所认为适当的时候,插入到内核或者从内核中删除,而且还不影响内核的正常运行。从而可以在必要的时候对内核进行裁剪,这样能够更好的适应于用户的需求。

废话少说了。我们现在就开始进入内核编写的阶段,看一看怎么样将一个C程序一步步变成相应的内核模块。

每一个学习过编程语言的人都知道,第一个示例程序肯定是hello world。我们内核编程的第一个例子也不例外,就是编写一个hello world模块。

首先让我们在电脑里编写一段C语言代码,hello.c。代码如下:

//必要的头文件
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
//模块许可证声明(必须)
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
//模块加载函数(必须)
static int hello_init(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Hello World enter/n");
    return 0;
}
//模块卸载函数(必须)
static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Hello World exit/n");
}
//模块的注册
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
//声明模块的作者(可选)
MODULE_AUTHOR("XXX");
//声明模块的描述(可选)
MODULE_DESCRIPTION("This is a simple example!/n");
//声明模块的别名(可选)
MODULE_ALIAS("A simplest example");

以上就是一个最简单的内核模块的例子程序。我们通过这个例子来分析一下内核模块的特点。

1、在内核模块的开始一部分,跟C语言的一般程序一样,是模块所需要的头文件。

2、模块许可证声明,这部分是必须有的。模块许可证(LICENSE)声明描述内核模块的许可权限,如果不声明LICENSE,模块被加载时,将收到内核被污染(kernel tainted)的警告。大多数情况下,内核模块应遵守GPL兼容许可权。Linux2.6内核模块最常见的是以MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL")语句声明模块采用BSD/GPL双LICENSE。

3、模块加载函数,这部分是必须的。模块加载函数必须以“module_init(函数名)“的形式被指定。它返回整形值,若初始化成功,应返回0。在上面那个例子当中,hello_init()函数就是模块加载函数需要执行的,主要是打印一条信息。

4、跟模块加载函数相对应的就是模块卸载函数,这部分也是必须的。模块卸载函数在模块卸载的时候执行,不返回任何值,必须以“module_exit(函数名)“的形式来指定。在上面的例子中,hello_exit()函数就是模块卸载函数需要执行的,只要是打印了一条退出信息。

5、函数最后的一部分,是模块声明与描述部分。这部分可以有,也可以省略。在Linux内核模块中,我们可以用MODULE_AUTHOR,MODULE_DESCRIPTION,MODULE_VERSION,MODULE_DEVICE_TABLE,MODULE_ALIAS分别声明模块的作者、描述、版本、设备表和别名。

注:

1、module_init()是驱动程序初始化的入口点。它就相当于c语言程序中的main()函数。对于内置的模块,内核在引导时调用该引导点,对于可加载模块则在模块插入到内核时才调用。

2、模块加载函数和模块卸载函数中都用到了printk()函数,该函数是由内核定义的,功能与C库中的printf()类似,它把要打印的信息输出到终端或系统日志中。在本例中,我们是将初始化的打印信息输出到日志中,我们在看它对应的输出时,这时可以用dmesg命令来查看。

编写完了.c文件,下面我们就要对其进行对应的操作,要把一个普通的.c文件变成我们所需要的内核文件。一般我们理解,应该是应用几条Linux下的命令就可以搞定(如gcc,g++……),这里的理解是对的,我们就是需要几个命令就OK。但是我们知道,编译这个需要敲打的命令过于多,要输入内核版本的号,路径,和编写模块的路径与信息。如果每次都输入这么多,那肯定是太麻烦。这时我们就想到了Makefile文件,通过它来管理一个庞大的项目是再好不过的。下面我们就在刚才.c文件目录下编写一个Makefile文件。对应的代码如下:

obj-m += hello.o
#generate the path
CURRENT_PATH:=$(shell pwd)
#the current kernel version number
LINUX_KERNEL:=$(shell uname -r)
#the absolute path
LINUX_KERNEL_PATH:=/usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL)
#complie object
all:
    make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules
#clean
clean:
    make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean

首先第一句话就是指定要编译的文件。

pwd是获得当前的相对路径,然后就是获得当前的内核版本号,我们可以用uname -r命令,这样我们就获得了当前内核的绝对路径。这样做的一个好处,就是你可以在不同的内核版本中进行移植,而且可读性也增强了。

对于其他的Makefile语法上的问题就不在这里介绍。不会的,可以看看相应的语法介绍。

有了Makefile文件后,我们就离成功不远了。在.c文件的同一目录下,执行make命令,系统会在当前目录下生成好多个文件。其中就有与之相关的.o和.ko文件。hello.ko就是模块目标文件。到此,模块编译好了。

模块编译好了,但是还不能为我们工作。下面就是将目标模块插入到内核和从内核中删除。这里需要用到两个命令,insmod和rmmod 我们光看这两个命令单词就能猜出他们的意思。输入命令:sudo insmod hello.ko(注意要用sudo),这时没有任何提示,很多人会很奇怪,刚才不是说过,模块加载后,程序中要对应输出一条提示信息,怎么这里什么都没有。大家不要急,再想一想刚才所用到的打印信息的函数printk(),它与我们平常C库的printf()函数不一样,不是运行在用户界面上的,所以肯定不会在终端上显示出信息。要看信息必须要进入到日志文件中。这时我们再输入命令进到系统日志:dmesg,我们把界面拖到最后,会发现有一条信息,Hello World enter。哈哈,这正是我们所需要的,说明我们刚才编写的模块已经插入到内核当中了。接下来再试一试删除命令,输入命令:sudo rmmod hello.ko,这时跟刚才的插入命令一样,没有什么反应。再输入命令打开系统日志,我们会发现在刚才 Hello World enter命令后面会有一个新的信息Hello World exit,这说明我们的模块卸载成功。这样我们就大功告成,庆祝一下吧。

除了加载和删除模块,我们也可以用命令 lsmod 来查看当前系统中加载的所有模块及模块间的依赖关系。如果刚才我们加载了hello模块并没有删除,用这个命令,我们会在其中找到hello这一项,这样也可以说明我们自己编写的模块加载成功。相应的,如果我们删除了该模块,用这个命令后,hello模块不会出现。lsmod命令实际上读取并分析/proc/modules文件。

使用modinfo<模块名>命令可以获得模块的信息,包括模块的作者,说明,参数……也就是我们刚才编写模块时可选的几个部分。

posted @ 2018-09-08 11:52  Bitor  阅读(6231)  评论(0编辑  收藏  举报