【Linux开发】linux设备驱动归纳总结（二）：模块的相关基础概念
系統平臺：Ubuntu 10.04
開發平臺：S3C2440開發板
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一。初探linux內核模塊
內核模塊：內核本身是很龐大的一個結構，需要的組件很多。編譯內核時，用戶 可以把所有的代碼編譯進內核，但是這樣會引起兩個問題：一是內核過大；二是 當需要添加或者刪除內核時，需要重新再編譯內核。所以有了內核模塊的概念。 模塊并不編譯到內核中，編譯后存放在指定的目錄，當需要使用時動態加載。
1.1下面是一個非常經典的hello world代碼： 目錄：1st
/*2nd_module/1st*/
1 #include?//包含了很多裝載模塊需要的符號和函數的定義
2 #include?//用于指定初始化函數和清除函數
3
4 static int __init test_init(void) //內核初始化函數
5 {
6???????? printk("hello world!\n"); //打印函數，和prinft類似
7???????? return 0;
8 }
9
10 static void __exit test_exit(void)//內核清除函數
11 {
12?????????printk("good bye!\n");
13 }
14
15 module_init(test_init); //指定初始化函數
16 module_exit(test_exit); //指定清除函數
17
18 MODULE_LICENSE("GPL"); //指定代碼使用的許可證
19 MODULE_AUTHOR("xiao bai"); //指定作者
20 MODULE_VERSION("1.0"); //指定代碼修訂號
1.2再來一個Makefile：
(注：如果不知道“make -C $(KDIR) M=`pwd` modules ”語句的意思，可以查看linux內核驅動歸納總結（一）：內核的相關基礎概念的第六小節)
obj-m += test.o
KDIR:=/root/Desktop/drives/nfsroot-29/linux-2.6.29
all:
????????make -C $(KDIR) M=`pwd` modules
clean:
????????make -C $(KDIR) M=`pwd` modules clean
????????rm -f modules.order
1.3編寫完畢后在代碼目錄下執行“make”命令，就會產生test.ko文件，在開發板 上通過命令“insmod test.ko”,插入模塊，通過命令“lsmod”查看當前的所有 裝載上的模塊，通過命令“rmmod test”卸載該模塊。并且，加載時會輸出 “hello world!”，卸載時會輸出“good bye!”。
[root: 1st]# rmmod test
good bye!
[root: 1st]# insmod test.ko
hello world!
[root: 1st]# lsmod
test 1060 0 - Live 0xbf00c000
[root: 1st]# rmmod test
good bye!
[root: 1st]#
1.4上面的程序包含了三個知識點：
1.4.1內核初始化函數：
static int __init test_init(void) //內核初始化函數
{
}
module_init(test_init); //指定初始化函數
1)初始化函數是在模塊加載時自動被調用，執行相關的初始化工作。
2)static和__init都是可以不加的，因為初始化函數除了加載時執行外沒有別的 用處，加上static只是聲明一下，該函數只能在模塊內部使用。而加上__init后，它暗 示內核該函數僅在初始化時使用，所以在模塊被裝載后，模塊裝載器就會把該函 數扔掉，釋放占用的內存空間。
3)但是moudle_init()是必須要的，因為這樣才能讓模塊加載器知道這是個初始化 函數，沒有這一步，函數就不會得到調用。
4)初始化函數成功返回0，失敗返回對應的錯誤碼。
1.4.2內核清除函數：
static void __exit test_exit(void)//內核清除函數
{
}
module_exit(test_exit); //指定清除函數
1)內核清除函數是在模塊卸載是自動被調用，執行相關的清除工作。
2)同上，static和__exit都是可以不加的，但如果加上__exit，模塊直接編 譯進內核或者不允許卸載，被標志為__exit的函數會被自動丟棄掉。
3)module_exit是必須的，因為這樣內核才能找到清除函數。
4)清除函數的沒有返回值。
5)一個沒有定義清除函數的模塊，是不允許被加載的。
1.4.3模塊的描述性定義：
MODULE_LICENSE("GPL"); //指定代碼使用的許可證
MODULE_AUTHOR("xiao bai"); //指定作者
MODULE_VERSION("1.0"); //指定代碼修訂號
1)以上的都是一些都該模塊的描述，除了上面的還有MODULE_ALIAS(模塊的別名) MODULE_DESCRIPTION(描述用途)等。
2)MODULE_LICENSE一般都是要寫的，告訴內核該程序使用的許可證，不然在加載 時它會提示該模塊污染內核。
3)MODULE_聲明可以聲明在源代碼任意位置，但習慣放在代碼的最后。
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二。內核中的printk
printk與printf的用法是差不多的，最大的區別就是printk可以指定打印的優先 級。另外一個區別就是，printf只用在用戶態，printk用于內核態。
下面由程序講解 目錄：2nd
/*2nd_module/2nd*/
1 #include
2 #include
3
4 static int __init test_init(void)
5 {
6?????????printk("hello world!\n");
7?????????printk("<0>" "hello world! 0\n");
8?????????printk("<1>" "hello world! 1\n");
9?????????printk("<2>" "hello world! 2\n");
10???????printk("<3>" "hello world! 3\n");
11???????printk("<4>" "hello world! 4\n");
12???????printk("<5>" "hello world! 5\n");
13???????printk("<6>" "hello world! 6\n");
14???????printk("<7>" "hello world! 7\n");
15???????return 0;
16 }
17
18 static void __exit test_exit(void)
19 {
20?????????printk("good bye!\n");
21 }
22
23 module_init(test_init);
24 module_exit(test_exit);
25
26 MODULE_LICENSE("GPL");
27 MODULE_AUTHOR("xiao bai");
28 MODULE_VERSION("1.0");
編譯后加載模塊，發現輸出內容為：
[root: 2nd]# insmod test.ko
hello world!
hello world! 0
hello world! 1
hello world! 2
hello world! 3
hello world! 4
hello world! 5
hello world! 6
輸出唯獨缺少了最后一個"hello world! 7"，這是因為printk輸出優先級的導致 的。printk的優先級如下,在內核目錄下inxlude/linux/kernel.h下有記錄：
91 #define KERN_EMERG "<0>" /* system is unusable */
92 #define KERN_ALERT "<1>" /* action must be taken immediately */
93 #define KERN_CRIT "<2>" /* critical conditions */
94 #define KERN_ERR "<3>" /* error conditions */
95 #define KERN_WARNING "<4>" /* warning conditions */
96 #define KERN_NOTICE "<5>" /* normal but significant condition */
97 #define KERN_INFO "<6>" /* informational */
98 #define KERN_DEBUG "<7>" /* debug-level messages */
其中<0>的優先級最高，<7>優先級最低。上面的printk語句的優先級都可以用字符 串代替，如下面兩句是同等作用的：
p { margin-bottom: 0.21cm; }printk("<3>" "hello world! 3\n");
printk(KERN_ERR "hello world! 3\n")
如果調用printk使用的優先級低于或等于控制臺的默認優先級，就不能被輸出到 控制臺終端上顯示，所以在minicom界面中看不到最后一句的輸出。
按照以上的推測，可以得到兩個結論：
一、如果不指定prinfk的優先級，prinfk的默認優先級比控制臺的優先級高，所 以才能顯示在控制臺上。
二、控制臺的優先級是6，因為低于6優先級的語句不能打印出來。
printk的默認優先級在內核目錄kernel/printk.c定義：
47 /* printk's without a loglevel use this.. */
48 #define DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL 4 /* KERN_WARNING */
49
50 /* We show everything that is MORE important than this.. */
51 #define MINIMUM_CONSOLE_LOGLEVEL 1 /* Minimum loglevel we let people use */
52 #define DEFAULT_CONSOLE_LOGLEVEL 7 /* anything MORE serious than KERN_DEBUG*/
文件中定義了printk的默認輸出優先級為4，并定義了一般使用的最大和最小優先 級1和7。
而終端控制臺的輸出優先級配置在文件/proc/sys/kernel/printk中：
[root: /]# cat /proc/sys/kernel/printk
7 4 1 7
7 4 1 7分別是：
7：console_loglevel //這個就是控制臺的默認優先級
4：default_message_loglevel //?這個是printk的默認輸出優先級
1：minimum_console_level
7：default_console_loglevel
可以通過修改該文件使所有優先級的消息都顯示出來。
[root: /]# echo 8 > /proc/sys/kernel/printk
注意的是，即使沒有顯示在控制臺的內核消息，也會追加到/var/log/messages，通過查看/var/log/messages就能看到。
小技巧：可以通過printk的優先級定義是否輸出調試信息：目錄：3rd
1 #include
2 #include
3
4 #define DEBUG_SWITCH 0
5 #if DEBUG_SWITCH
6???????? #define P_DEBUG(fmt, args...) printk("<1>" "[%s]"fmt, __FUNCTION__, ##args)
7 #else
8?????????#define P_DEBUG(fmt, args...) printk("<7>" "[%s]"fmt, __FUNCTION__, ##args)
9 #endif
10
11
12 static int __init test_init(void)
13 {
14?????????printk("hello world!\n");
15?????????P_DEBUG("debug!\n");
16?????????return 0;
17 }
18
19 static void __exit test_exit(void)
20 {
21?????????printk("good bye!\n");
22 }
23
24 module_init(test_init);
25 module_exit(test_exit);
26
27 MODULE_LICENSE("GPL");
28 MODULE_AUTHOR("xiao bai");
29 MODULE_VERSION("1.0");
當#define DEBUG_SWITCH 0時，P_DEBUG語句并不輸出到控制臺。
相反，當#define DEBUG_SWITCH 1時，P_DEBUG語句輸出到控制臺。
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三。內核傳參————module_param
在用戶態的C語言中，函數的傳參使用main(int argc, char* argv)，內核的傳參使用了另外一種方法：
步驟一、在內核函數中用module_param指定模塊參數。
步驟二、加載內核時傳遞參數給模塊。
module_param函數使用方法：
module_param(name, type, perm)
name：內核參數的名稱，自己定義；
type：內核參數的類型，常見的類型byte、short、int、long、ulong、bool?、charp(字符指針);
perm：內核參數的權限S_IRUGO(對模塊參數具有讀權限)。其實權限和文件的 權限差不多，具體可以查看"include/linux/stat.h"。
所以，要定義一個int模塊參數，權限是0644，在函數中需要定義：
int a=0;
module_paaram(a, int, 0644);
內核加載模塊時傳遞參數的方法：
使用命令：insmod xxx.ko a=1
如果加載模塊時不指定參數，模塊會使用默認值0，否則會使用1。
模塊加載后，并且他的權限不為0，就可以在/sys/module/xxx/parameter目錄下 找到對應的模塊參數。
模塊參數使用例子：目錄?4th
/*2nd_module/4th*/
1 #include
2 #include
3
4 int num = 123;
5 char *name = "xiao bai";
6
7 static int __init test_init(void)
8 {
9?????????printk("hello world!\n");
10????????printk("num = %d, name:[%s]\n", num, name);
11????????return 0;
12 }
13
14 static void __exit test_exit(void)
15 {
16????????printk("good bye!\n");
17 }
18
19 module_init(test_init);
20 module_exit(test_exit);
21 module_param(num, int, 0644);
22 module_param(name, charp, 0644);
23
24 MODULE_LICENSE("GPL");
25 MODULE_AUTHOR("xiao bai");
26 MODULE_VERSION("1.0");
幾種指定模塊參數時的效果：
[root: 4th]# insmod test.ko
hello world!
num = 123, name:[xiao bai]
[root: 4th]# rmmod test
good bye!
[root: 4th]# insmod test.ko num=321 name='haha'
hello world!
num = 321, name:[haha]
[root: 4th]# rmmod test
good bye!
[root: 4th]# insmod test.ko name='haha'
hello world!
num = 123, name:[haha]
查看/sys/module/test/parameter目錄，出現了模塊參數：
[root: 4th]# ls /sys/module/test/parameters/
name num
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四、內核函數間的調用
內核函數間的調用有兩種方法：
1)、把需要調用的函數編譯進模塊，與C語言的靜態庫類似。
2)、把許壓迫被調用的函數導出到符號表，方便模塊使用，與C語言的動態庫類似
先說第一個方法：多文件編譯 目錄?5th
1)編寫被調用的函數文件haha.c
1 #include
2 #include "haha.h"
3
4 void haha(void)
5 {
6?????????printk("haha!\n");
7 }
2)編寫頭文件haha.h
1 #ifndef __HAHA_H__
2 #define __HAHA_H__
3
4 void haha(void);
5
6 #endif
3)編寫模塊文件test.c
1 #include
2 #include
3 #include "haha.h"
4
5 static int __init test_init(void)
6 {
7?????????printk("hello world!\n");
8?????????haha();
9?????????return 0;
10 }
11
12 static void __exit test_exit(void)
13 {
14?????????printk("good bye!\n");
15 }
16
17 module_init(test_init);
18 module_exit(test_exit);
19
20 MODULE_LICENSE("GPL");
21 MODULE_AUTHOR("xiao bai");
22 MODULE_VERSION("1.0");
4)編寫Makefile，與之前的Makefile不一樣，因為涉及到多文件編譯
1 obj-m += test_haha.o //生成test_haha.ko
2 test_haha-objs += haha.o test.o //test_haha.ko有haha.o和test.o組成
3
4 KDIR:=/root/Desktop/drives/nfsroot-29/linux-2.6.29
5 all:
6?????????make -C $(KDIR) M=`pwd` modules
7 clean:
8?????????make -C $(KDIR) M=`pwd` modules clean
9?????????rm -f modules.order
編譯完畢后生成test_haha,ko，看一下效果
[root: 5th]# insmod test_haha.ko
hello world!
haha!
值得指出的是，上面的方法一般不用。應該使用下面的方法。
第二種方法：導出符號表EXPORT_SYMBOL?：目錄?6th
導出符號表是指，在定義一個函數后，在模塊中使用語句"EXPORT_SYMBOL(xxxxx)"?將函數導出。通過這樣，內核就知道了該函數和在內存中對應的地址，這樣模塊 就可以調用導出的函數了。在"/proc/kallsyms"文件中對應這符號表，它記錄了函數的符號和函數在內存所在的地址。
看看方法：
1)在6th/core目錄下編寫被調用的函數的文件haha.c
1 #include
2 #include
3 #include "../include/haha.h"
4
5 int haha(void)
6 {
7?????????printk("haha!\n");
8?????????return 0;
9 }
10
11 EXPORT_SYMBOL(haha); //導出函數
12 MODULE_LICENSE("GPL");
2）在6th/core目錄下編寫Makefile，用于編譯haha.c成haha.ko
1 obj-m += haha.o
2
3 KDIR:=/root/Desktop/drives/nfsroot-29/linux-2.6.29
4 all:
5?????????make -C $(KDIR) M=`pwd` modules
6 clean:
7?????????make -C $(KDIR) M=`pwd` modules clean
8?????????rm -f modules.order
3)在6th/include目錄下編寫頭文件haha.h
1 #ifndef __HAHA_H__
2 #define __HAHA_H__
3
4 int haha(void);
5
6 #endif
4)在6th/driver目錄下編寫文件test.c
1 #include
2 #include
3 #include "../include/haha.h"
4
5 static int __init test_init(void)
6 {
7?????????printk("hello world!\n");
8?????????haha();
9?????????return 0;
10 }
11
12 static void __exit test_exit(void)
13 {
14?????????printk("good bye!\n");
15 }
16
17 module_init(test_init);
18 module_exit(test_exit);
19
20 MODULE_LICENSE("GPL");
21 MODULE_AUTHOR("xiao bai");
22 MODULE_VERSION("1.0");
5)在6th/driver目錄下編寫Makefile，用于編譯test.c
1 obj-m += test.o
2
3 KDIR:=/root/Desktop/drives/nfsroot-29/linux-2.6.29
4 all:
5?????????make -C $(KDIR) M=`pwd` modules
6 clean:
7?????????make -C $(KDIR) M=`pwd` modules clean
8?????????rm -f modules.order
最終會生成兩個文件，一個是core目錄下的haha.ko，一個是driver目錄下的?test.ko。這兩個文件的加載也要講究順序。
如果先加載test.ko的話會出錯：
[root: driver]# insmod test.ko
test: Unknown symbol haha
insmod: cannot insert 'test.ko': unknown symbol in module or invalid parameter
這是因為內核不能找到函數haha：
[root: core]# cat /proc/kallsyms | grep haha //沒有顯示任何東西
所以需要先加載模塊haha.ko，這樣就可以在/proc/kallsyms中找到
[root: /]# cd review_driver/2nd_module/6th/core/
[root: core]# insmod haha.ko
[root: core]# cat /proc/kallsyms | grep haha
00000000 a haha.c [haha]
bf000000 t $a [haha]
bf00001c t $d [haha]
bf000044 r __kstrtab_haha [haha]
c4827080 ? __mod_license12 [haha]
bf000054 r __ksymtab_haha [haha]
bf000054 r $d [haha]
00000000 a haha.mod.c [haha]
c482708c ? __module_depends [haha]
c4827098 ? __mod_vermagic5 [haha]
bf000280 d __this_module [haha]
bf000000 T haha [haha]
c0225c10 u printk [haha]
[root: core]#
到出符號表之后就可以加載模塊test.ko了
[root: core]# cd ../driver/
[root: driver]# insmod test.ko
hello world!
haha!
隨便提一下兩個小問題：
1)、函數是必須有"#include?"
原因一：printk的調用需要
原因二：如果不加上面的命令就不會顯示"bf000000 T haha [haha]",?而顯示"bf000000 t haha [haha]"，小寫t表示該符號未定義。
2）、模塊的引用技術：
[root: 6th]# insmod core/haha.ko
[root: 6th]# lsmod
haha 904 0 - Live 0xbf000000 //0?無引用
[root: 6th]# insmod driver/test.ko
hello world!
haha!
[root: 6th]# lsmod
test 1084 0 - Live 0xbf003000
haha 904 1 test, Live 0xbf000000 //被引用一次，test模塊引用
可以看到，加載了test.ko時，haha模塊產生了變化，如果卸載的時候先卸載haha?是不可以的，因為它還被人引用，必須先卸載test。
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源代碼：
?2nd_module.rar???轉載于:https://www.cnblogs.com/huty/p/8518610.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的【Linux开发】linux设备驱动归纳总结（二）：模块的相关基础概念的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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