RK3568驱动指南｜驱动基础进阶篇-进阶4 内核是如何运行ko文件的_insmod

 

 

    瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC，采用22nm制程工艺，搭载一颗四核Cortex-A55处理器和Mali G52 2EE 图形处理器。RK3568 支持4K 解码和 1080P 编码，支持SATA/PCIE/USB3.0 外围接口。RK3568内置独立NPU，可用于轻量级人工智能应用。RK3568 支持安卓 11 和 linux 系统，主要面向物联网网关、NVR 存储、工控平板、工业检测、工控盒、卡拉 OK、云终端、车载中控等行业。

 

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【视频观看】嵌入式学习之Linux驱动（驱动基础进阶篇_全新升级）_基于RK3568

 

 

 

进阶4 内核是如何运行ko文件的_insmod

我们加载驱动一直以来使用的都是insmod命令，那这个insmod命令是哪里来的呢，我们能不能自己实现一个insmod命令呢，带着疑问，让我们进入本节课程的学习吧。

 

4.1 insmod源码分析

在开发板的各种系统中，insmod命令都默认存在了，而命令在本质上也是一个可执行程序,也有着对应的源码，不管是何种系统，insmod命令的源码是相同的（可能会因为版本不同，存在细微的差别），在“iTOP-RK3568开发板【底板V1.7版本】\03_【iTOP-RK3568开发板】指南教程\02_Linux驱动配套资料\04_Linux驱动例程\51_module\01_busybox源码”目录下提供了busybox源码，

 

 

 

 

然后将busybox源码拷贝到虚拟机Ubuntu上并解压，

 

其中insmod的源码为busybox-1.34.1/modutils/insmod.c，该源码的主要内容如下所示：

 

int insmod_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)

{

    char *filename;

    int rc;

 

    // 如果是2.4风格的insmod，解析命令行选项

    IF_FEATURE_2_4_MODULES(

        getopt32(argv, INSMOD_OPTS INSMOD_ARGS);

        argv += optind - 1;

    );

 

    // 获取模块文件名

    filename = *++argv;

    if (!filename)

        bb_show_usage();

 

    // 调用bb_init_module函数加载模块

    rc = bb_init_module(filename, parse_cmdline_module_options(argv, /*quote_spaces:*/ 0));

 

    // 如果加载失败，显示错误信息

    if (rc)

        bb_error_msg("can't insert '%s': %s", filename, moderror(rc));

 

    return rc;

}

 

其中最重要的是第18行的bb_init_module函数，正是通过该函数加载的内核模块。该函数定义在busybox-1.34.1/modutils/modutils.c文件中，具体内容如下所示：

 

int FAST_FUNC bb_init_module(const char *filename, const char *options)

{

    size_t image_size;

    char *image;

    int rc;

    bool mmaped;

 

    if (!options)

        options = "";

 

    // TODO: 审查 bb_init_module_24 以符合错误代码约定

#if ENABLE_FEATURE_2_4_MODULES

    if (get_linux_version_code() < KERNEL_VERSION(2,6,0))

        return bb_init_module_24(filename, options);

#endif

 

    // 首先尝试使用finit_module函数加载模块

    // 如果finit_module函数可用，则尝试使用它加载模块

#ifdef __NR_finit_module

    {

        // 打开模块文件

        int fd = open(filename, O_RDONLY | O_CLOEXEC);

        if (fd >= 0) {

            // 调用finit_module函数加载模块，返回值为0表示加载成功

            rc = finit_module(fd, options, 0) != 0;

            close(fd);

            if (rc == 0)

                return rc;

        }

    }

#endif

 

    // 如果finit_module函数不可用，或者调用finit_module失败，则使用其他方式加载模块

 

    // 初始化image_size为INT_MAX-4095，作为映射模块的内存大小

    image_size = INT_MAX - 4095;

    mmaped = 0;

    // 尝试将模块文件映射到内存中

    image = try_to_mmap_module(filename, &image_size);

    if (image) {

        mmaped = 1;

    } else {

        errno = ENOMEM;

        image = xmalloc_open_zipped_read_close(filename, &image_size);

        if (!image)

            return -errno;

    }

 

    errno = 0;

    // 调用init_module函数加载模块，将模块的映像和大小以及选项传递给它

    init_module(image, image_size, options);

    rc = errno;

    if (mmaped)

        munmap(image, image_size);

    else

        free(image);

    return rc;

}

 

在该函数中有着两种模块加载方式，19-31行为第一种使用finit_module系统调用的加载方式，33-57行为第二种使用init_module系统调用的加载方式，默认情况会先使用第一种方式进行模块的加载，如果加载失败了才会使用第二种方式进行加载。两种加载方式的最终实现效果是相同的，而为了加深大家对insmod的理解，我们将根据该函数的内容编写C程序，分别使用第一种方法和第二种方法来加载相应的ko文件。

 

4.2 实验程序的编写

由于章节篇幅的原因，本章节只会实现第一种方法，在下个章节将会实现第二种方法。

 

4.2.1 驱动程序编写

本实验对应的网盘路径为：iTOP-RK3568开发板【底板V1.7版本】\03_【iTOP-RK3568开发板】指南教程\02_Linux驱动配套资料\04_Linux驱动例程\51_module\02_module。

 

编写完成的helloworld.c代码如下所示。

 

#include <linux/module.h>

#include <linux/kernel.h>

 

static int __init helloworld_init(void) //驱动入口函数

{

    dump_stack();

    return 0;                                                                                                                                                                                                                                             

}

 

static void __exit helloworld_exit(void) //驱动出口函数

{

    printk(KERN_EMERG "helloworld_exit\r\n");

}

 

module_init(helloworld_init); //注册入口函数

module_exit(helloworld_exit); //注册出口函数

MODULE_LICENSE("GPL v2"); //同意 GPL 开源协议

MODULE_AUTHOR("topeet"); //作者信息

 

该驱动程序就是最简单的helloworld驱动程序，只是在第6行添加了dump_stack()函数，用来在内核中输出当前调用堆栈信息，在这里使用该函数的目的是验证在app中的finit_module系统调用是否生效。

 

4.2.2 编写测试 APP

本应用程序对应的网盘路径为：iTOP-RK3568开发板【底板V1.7版本】\03_【iTOP-RK3568开发板】指南教程\02_Linux驱动配套资料\04_Linux驱动例程\51_module\03_app。

 

编写完成的应用程序app.c代码如下所示：

 

#include <stdio.h>

#include <sys/syscall.h>

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>

 

#define finit_module(fd, uargs, flags) syscall(__NR_finit_module, fd, uargs, flags)

 

int main(int argc, char **argv)

{

    int fd;     // 文件描述符

    int ret;    // 返回值

 

    fd = open(argv[1], O_RDONLY | O_CLOEXEC);    // 打开文件，以只读方式打开并设置O_CLOEXEC标志

    if (fd < 0) {    // 打开文件失败

        printf("open error\n");

        return -1;

    }

 

    ret = finit_module(fd, "", 0);    // 调用finit_module系统调用加载模块

 

    return ret;    // 返回加载结果

}

 

该应用程序的重点在21行，使用finit_module系统调用加载模块到内核。

 

4.3 运行测试

4.3.1 编译驱动程序

在上一小节中的helloworld.c代码同一目录下创建 Makefile 文件，Makefile 文件内容如下所示：

 

export ARCH=arm64#设置平台架构

export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-#交叉编译器前缀

obj-m += helloworld.o    #此处要和你的驱动源文件同名

KDIR :=/home/topeet/Linux/linux_sdk/kernel    #这里是你的内核目录                                                                                                                            

PWD ?= $(shell pwd)

all:

    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules    #make操作

clean:

    make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean    #make clean操作

对于Makefile的内容注释已在上图添加，保存退出之后，来到存放helloworld.c和Makefile文件目录下，

 

然后使用命令“make”进行驱动的编译，

 

编译完生成platform_led.ko目标文件，

 

至此驱动模块就编译成功了。

 

4.3.2 编译应用程序

下面进行应用程序编译，因为测试APP是要在开发板上运行的，所以需要aarch64-linux-gnu-gcc来编译，输入以下命令，编译完成以后会生成一个app的可执行程序，aarch64-linux-gnu-gcc app.c -o app

 

 

 

下面进行驱动程序的测试。

 

4.3.2 运行测试

本次测试要使用上面编译的helloworld.ko驱动文件和app可执行文件，所以需要先将两个要用到的文件拷贝到开发板上。

 

开发板启动之后，使用以下命令加载helloworld.ko驱动，如下图所示：

 

./app helloworld.ko

 

 

 

 

图 4-7

 

dump_stack函数会打印调用的一系列函数，这些函数的具体调用已经在进阶第一章讲解过了，这里的重点为红色框中的倒数第二行，调用了finit_module函数加载了helloworld驱动。

 

然后继续使用以下命令查看驱动的加载情况，

可以看到helloworld驱动成功加载上了，最后可以使用以下命令进行驱动的卸载，

 

至此，内核是如何运行KO文件的_insmod实验就完成了。