Linux 內(nèi)核模塊工作原理及內(nèi)核模塊編譯案例

一、Linux內(nèi)核模塊基本原理

Linux 內(nèi)核模塊（LKM）是一些在啟動的操作系統(tǒng)內(nèi)核需要時可以載入內(nèi)核執(zhí)行的代碼塊，不需要時由操作系統(tǒng)卸載。它們擴展了操作系統(tǒng)內(nèi)核功能卻不需要重新編譯內(nèi)核、啟動系統(tǒng)。如果沒有內(nèi)核模塊，就不得不反復編譯生成操作系統(tǒng)的內(nèi)核鏡像來加入新功能，當附加的功能很多時，還會使內(nèi)核變得臃腫。一個Linux 內(nèi)核模塊主要由以下幾個部分組成：

（1） 模塊加載函數(shù)（必須）：當通過insmod 或modprobe 命令加載內(nèi)核模塊時，模塊的加載函數(shù)會自動被內(nèi)核執(zhí)行，完成本模塊相關初始化工作。

（2） 模塊卸載函數(shù)（必須）：當通過rmmod 命令卸載模塊時，模塊的卸載函數(shù)會自動被內(nèi)核執(zhí)行，完成與模塊加載函數(shù)相反的功能。

（3） 模塊許可證聲明（必須）：模塊許可證（LICENCE）聲明描述內(nèi)核模塊的許可權(quán)限，如果不聲明LICENCE，模塊被加載時將收到內(nèi)核被污染的警告。大多數(shù)情況下，內(nèi)核模塊應遵循GPL 兼容許可權(quán)。Linux2.6 內(nèi)核模塊最常見的是以MODULE_LICENSE（“Dual BSD/GPL”）語句聲明模塊采用BSD/GPL 雙LICENSE。

（4） 模塊參數(shù)（可選）：模塊參數(shù)是模塊被加載的時候可以被傳遞給他的值，它本身對應模塊內(nèi)部的全局變量。

（5） 模塊導出符號（可選）：內(nèi)核模塊可以導出符號（symbol，對應于函數(shù)或變量），這樣其他模塊可以使用本模塊中的變量或函數(shù)。

（6） 模塊作者等信息聲明（可選）。

一個內(nèi)核模塊至少包含兩個函數(shù)，模塊被加載時執(zhí)行的初始化函數(shù)init_module（）和模塊被卸載時執(zhí)行的結(jié)束函數(shù)cleanup_module（）。在最新內(nèi)核穩(wěn)定版本2.6 中，兩個函數(shù)可以起任意的名字，通過宏module_init（）和module_exit（）注冊調(diào)用要編譯內(nèi)核模塊，把代碼嵌進內(nèi)核空間，首先要獲取內(nèi)核源代碼，且版本必需與當前正在運行的版本一致。

二、編寫helloworld.c及其對應的Makefile。

在Makefile中，在obj-m ：= helloworld.o這句中，.o的文件名要與編譯的.c文件名一致。 KERNELDIR ？= /usr/src/linux-headers-$（shell uname -r）指示當前l(fā)inux系統(tǒng)內(nèi)核的源碼位置。

三、編譯：

1.在Makefile及helloworld.c所在目錄下，直接make，成功后查看當前目錄下有無helloworld.ko文件產(chǎn)生，有則內(nèi)核模塊生成成功。

2.使用insmod命令，把此內(nèi)核模塊程序加載到內(nèi)核中運行。結(jié)合lsmod及管道命令，查看內(nèi)核模塊程序在內(nèi)核中是否正確運行。

3.查看此內(nèi)核模塊程序打印的信息，另開一個終端，輸入tail -n /var/log/messages. 使用rmmod命令把之前加載的內(nèi)核模塊卸載掉，然后再次執(zhí)行第2步，即可看到此內(nèi)核模塊程序打印的信息。