作者：蔡倫輝
寫在前面
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設置測試系統
在該小節中，有以下一段話：
“不管內核來自哪里，想要為2.6x內核構造模塊，還必須在自己的系統中配置并構造好內核樹。這一要求和先前版本的內核不同，先前的內核只要有一套內核頭文件就夠了。但因為2.6內核的模塊要和內核源代碼樹中的文件連接，通過這種方式，可得到一個更加健壯的模塊裝載器，但也需要這些目標文件存在于內核目錄樹中。”
這段話說出了2.4和2.6兩種版本的驅動模塊的編寫的一個不同之處。問題來自，我用的操作系統是Fedora Core 5。FC5在安裝時是不安裝源代碼樹在PC上的。所以我必須在我的FC5上建立內核源代碼樹。最好在構造內核模塊時運行的恰好是目標內核。書上的例子是在版本2.6.10中構造的，用命令uname -r查看，FC5的版本信息為：2.6.15－1.2054_FC5。所以我要建立的內核源代碼樹的版本為2.6.15。下面詳細介紹其建立過程。
1。??下載內核rpm包
rpm包名稱：kernel-2.6.15-1.2054_FC5.src.rpm
下載地址：http://download.fedora.redhat.com/pub/fedora/linux/core/5/source/SRPMS/
kernel-2.6.15-1.2054_FC5.src.rpm
2。? ? 安裝rpm包
以root身份登陸，以下步驟都以root身份執行。進入保存rpm包的目錄下，運行命令：
#rpm -Uvh kernel-2.6.15-1.2054_FC5.src.rpm
? ?? ?? ?? ?該命令將rpm的內容寫到路徑/usr/src/redhat/SOURSE和/usr/src/redhat/SPECS下。
3。? ?build源碼包
? ?? ?? ?? ?#cd /usr/src/redhat/SPECS
#rpmbuild -bp --target i686 kernel-2.6.spec
該命令將會把內核源碼樹放到目錄
/usr/src/redhat/BUILD/kernel-2.6.15/kernel-2.6.15.686
4。? ? 配置內核
Fedora Core 5附帶的內核配置文件在內核源碼樹的configs/目錄下。
例如，i686 SMP 配置文件被命名為
configs/kernel-version-i686-smp.config。
但我的PC機為i686,單CPU，所以不是SMP，應該選的內核配置文件是：kernel-2.6.15-i686.config
注意：如果你的PC是單CPU的，而選 configs/kernel-version-i686-smp.config進行內核配置，則在建立代碼樹后運行后面的insmod hello.ko會失敗，失敗原因我在文件/var/log/messages中找到如下：Nov 23 04:55:02 localhost kernel: hello: version magic '2.6.15-1.2054_FC5 SMP 686 REGPARM 4KSTACKS gcc-4.1' should be '2.6.15-1.2054_FC5 686 REGPARM 4KSTACKS gcc-4.1'
一對比：
'2.6.15-1.2054_FC5 SMP 686 REGPARM 4KSTACKS gcc-4.1'
'2.6.15-1.2054_FC5 686 REGPARM 4KSTACKS gcc-4.1‘
看出區別了吧，原因是我選的配置文件不對。我一開始就犯了這個錯誤錯誤，結果不得不又從頭開始進行漫長的編譯。
使用下列命令來將需要的配置文件復制到合適的位置，用來編譯：
#cd /usr/src/redhat/BUILD/kernel-2.6.15/linux-2.6.15.i686?
#cp configs/kernel-version-i686.config .config你也可以在 /lib/modules/version/build/.config 這個位置找到與您當前的內核匹配的 .config 文件。因為build是個連接，其連接目標就是/usr/src/redhat/BUILD/kernel-2.6.15/linux-2.6.15.i686
用以下命令調出內核配置菜單。
#make menuconfig
配置如下：
Loadable module support --->

• Enable loadable module support
• Module unloading
  [ ] Module versioning support (EXPERIMENTAL)
• Automatic kernel module loading? ?? ??
  5。? ? 修改Makefile
  每個內核的名字都包含了它的版本號，這也是 uname -r 命令顯示的值。內核Makefile 的前四行定義了內核的名字。為了保護官方的內核不被破壞，Makefile經過了修改，以生成一個與運行中的內核不同的名字。在一個模塊插入運行中的內核前，這個模塊必須針對運行中的內核進行編譯。為此,你必須編輯內核的Makefile。
  例如，如果 uname -r 返回字符串 2.6.15-1.2054_FC5，就將 EXTRAVERSION 定義從：
  EXTRAVERSION = -prep
  修改為：
  EXTRAVERSION = -1.2054_FC5
  也就是最后一個連字符后面的所有內容。
  6。? ? 編譯內核
  在目錄/usr/src/redhat/BUILD/kernel-2.6.15/linux-2.6.15.i686下即Makefile所在的目錄使用下面命令編譯內核：
  #make bzImage? ?? ?? ???編譯內核?
  #make modules? ?? ?? ???編譯模塊?
  #make modules_install? ?安裝模塊這一步可是一個漫長的過程啊，花去我差不多一個小時
  
  。
  7。? ? 完成“內核樹”的安裝
  以上這一步如果沒什么錯誤，到此就完成了內核代碼樹的建立。
  目錄“/usr/src/redhat/BUILD/kernel-2.6.15/kernel-2.6.15.686/”中就是所謂的“內核代碼樹”，同時“/lib/modules/2.6.15-1.2054_FC5/build”是個符號鏈接，也指向這個目錄，所以這里也可以叫做“內核代碼樹”。
  以上的建立步驟是在參考《在Linux 2.6內核下編譯可以加載的內核模塊》（原文地址http://blog.csdn.net/wooin/archive/2007/05/21/1619141.aspx）同時結合自己的實踐而得出，增加一些說明并修正了其中的一些錯誤。
  完成以上的步驟，便為我們后面的實踐打下了基礎。
  Hello World模塊
  要想驗證我們的內核代碼樹是否成功建立，可以寫個內核模塊測試一下，就從Hello world程序開始。以下是名為hello.c的文件的代碼：
  ? ? ? ? ? ? ? ??
  ? ? ? ? ? ? ? ? #include linux/init.h>
  #include linux/module.h>
  MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");//(1)
  static int hello_init(void)//(2)?
  {
  ? ?printk(KERN_ALERT "Hello, World!\n");//(3)
  ? ?return 0;
  }
  static void hello_exit(void)?
  {
  ? ?printk(KERN_ALERT "Goodbye, cruel World!\n");
  }
  module_init(hello_init);//(4)
  module_exit(hello_exit);//(5)
  代碼說明：
  ? ? (1):
  MODULE_LICENSE是一個特殊的宏，用來告訴內核，該模塊采用自由許可證；可以不要這樣的聲明，但不要的話，運行ismod hello.ko時會出現"hello: module
  license 'unspecified' taints
  kernel."，詞典上對taints的解釋是"感染，污點"，即內核在裝載該模塊時會產生抱怨
  
  ，內核有情緒？！還要注意的一點是，這句不要寫到最后，放到(5)后面，還是會出現內核污染的提示。
  ? ? (2):對模塊內的函數一般需要加上static關鍵字進行修飾，這樣可防止模塊外訪問該函數，這是應該養成的一個好習慣。
  ? ? (3):printk函數相當于C標準庫函數printf, KERN_ALERT是指的輸出消息的優先級別。
  ? ? (4)(5):模塊初始化和模塊退出時有專門的函數，這個函數在2.4和2.6兩種版本的內核有所區別。
  然后編寫該程序的Makefile：
  # Makefile for hello.c
  obj-m:=hello.o
  KDIR:=/lib/modules/2.6.15-1.2054_FC5/build
  PWD:=$(shell pwd)
  default:
  ? ? $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
  .PHONY:clean
  clean:
  ? ? rm -f *.o *~ *.ko
  該Makefile為何這樣寫，可以參考相關資料，如我轉載的《2.6驅動移植系列之Getting started(2）－－模塊編譯》和在內核代碼的/Documentation/kbuild目錄下的makefile.txt這篇文檔。簡單解析下，$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules命令首先改變目錄到-C選項指定的位置（即內核源代碼目錄），其中保存有內核的頂層Makefile文件，因為build腳本會首先判斷有無必要重新編譯內核，所以如果需要先重新編譯內核的話，編譯過程會運行一段時間。M＝選項讓該Makefile在構造modules目標之前返回到模塊源代碼目錄。然后，modules目標指向obj-m變量中設定的模塊。
  有一點需要注意的，Makefile文件名一定要大寫，不能寫出makefile，否則在你make時會出現“沒有規則可以創建目標。停止”類似的提示。
  執行make命令進行編譯就行了， 執行完畢后，會生成幾個文件：
  hello.ko
  hello.mod.c
  hello.mod.o
  hello.o
  注意：2.6內核的模塊后綴名為.ko
  運行命令：
  #insmod hello.ko掛載成功，但看不到輸出:Hello World!。
  然后再運行命令：
  #rmmod hello同樣卸載成功但也看不到輸出：Goodbye, cruel world!
  后來查看日志文件/var/log/messages，哈哈，原來輸出到這里來了！后來查找原因，原來在GNOME環境(即圖形界面)信息不會輸出到終端，在在控制臺下則可以看到輸出信息。按換到控制臺模式，以root身份登陸，再運行insmod hello.ko，果然看到輸出。再按可以切換回GNOME環境。
  如果你在運行insmod hello.ko時出現以下提示：
  insmod: error inserting 'hello.ko': -1 Invalid module format
  可能的原因有：
  ? ? 1。內核源代碼樹沒有建立好。
  ? ? 2。編譯器的版本不對。可以查看內核文檔中的Documentation/Changes文件列出的需要的工具版本。
  ? ? 3。Makefile編寫不對。
  核心模塊與應用程序的對比
  內核模塊與應用程序的不同之處有：
  ? ? 1。大多數小規模及中規模應用程序是從頭到尾執行單個任務，而模塊只是預先注冊自己以便服務于將來的某個請求，然后它的初始化函數就立即結束。
  ? ? 2。應用程序在退出時，可以不管資源的釋放或者其他的清除工作，但模塊的退出卻必須仔細撤銷初始化函數所做的一切，否則，在系統重新引導之前某些東西就會殘留在系統中。
  ? ? 3。模塊運行在所謂的內核空間里，而應用程序運行在所謂的用戶空間中。
  用戶空間和內核空間
  操作系統的作用是為應用程序提供一個對計算機硬件的一致視圖，除此之外，還必須負責程序的獨立操作并保護資源不受非法訪問。
  這兩種運行模式都有自己的內存映射，也即自己的地址空間。
  每當應用程序執行系統調用或者被硬件中斷掛起時，linux將執行模式從用戶空間切換到內核空間。而處理硬件中斷的內核代碼和進程是異步的，與任何一個特定的進程無關。
  模塊化代碼在內核空間中運行，用于擴展內核功能。通常來講，一個驅動程序要執行兩類任務：模塊中的某些函數作為系統調用的一部分而執行，而其他函數則負責中斷處理。
  當前進程
  內核代碼可以通過訪問全局項current來獲得當前進程。current指針指向當前正在運行的進程。在open,read等系統調用的執行過程中，當前進程指的是調用這些系統調用的進程。
  與早期linux內核版本不同，2.6中current不再是全局變量。然而，設備驅動程序只要包含頭文件即可以引用當前進程。
  編譯模塊
  實際上hello world的makefile的一個更容易的寫法是：
  # 如果已定義KERNELRELEASE，則說明是從內核構造系統調用的。
  # 因此可以利用其內建語句
  ifneq ($(KERNELRELEASE),)?
  ? ? obj-m := hello.o
  # 否則是直接從命令行調用
  # 這時要調用內核構造系統
  else?
  ? ? KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build?
  ? ? PWD := $(shell pwd)?
  default:?
  ? ? $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modulesendif?
  KERNELRELEASE是在內核源碼的頂層Makefile中定義的一個變量，在第一次讀取執行此Makefile時，KERNELRELEASE沒
  有被定義，
  所以make將讀取執行else之后的內容。如果make的目標是clean，直接執行clean操作，然后結束。當make的目標為all時，-C
  $(KDIR) 指明跳轉到內核源碼目錄下讀取那里的Makefile；M=$(PWD)
  表明然后返回到當前目錄繼續讀入、執行當前的Makefile。當從內核源碼目錄返回時，KERNELRELEASE已被被定義，kbuild也被啟動去
  解析kbuild語法的語句，make將繼續讀取else之前的內容。else之前的內容為kbuild語法的語句,
  指明模塊源碼中各文件的依賴關系，以及要生成的目標模塊名。
  （continue...）

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總結

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