第2部分第4次課linux26內(nèi)核模塊設(shè)計(jì)

嵌入式Linux

內(nèi)核體系架構(gòu)李超lichao-runing@163.coARTONE模塊機(jī)制1.構(gòu)建和運(yùn)行驅(qū)動(dòng)模塊模塊概念

Linux內(nèi)核是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，因此向內(nèi)核添加任何東西，或者刪除某些功能，都十分困難。為了解決這個(gè)問(wèn)題引入了模塊機(jī)制。從而可以動(dòng)態(tài)的想內(nèi)核中添加或者刪除模塊。

模塊和應(yīng)用程序的區(qū)別 一個(gè)應(yīng)用程序從頭到尾完成一個(gè)任務(wù)；而模塊是為以后處理某些請(qǐng)求注冊(cè)自己應(yīng)用程序在用戶空間；而模塊加載后位于內(nèi)核空間構(gòu)建和運(yùn)行驅(qū)動(dòng)模塊l構(gòu)建和運(yùn)行驅(qū)動(dòng)模塊structmodule{ unsignedlongsize_of_struct;/*==sizeof(module)*/ structmodule*next; constchar*name;int(*init)(void); void(*cleanup)(void);……}構(gòu)建和運(yùn)行驅(qū)動(dòng)模塊intinit_module()：這個(gè)函數(shù)在模塊插入內(nèi)核時(shí)啟動(dòng)，在內(nèi)核中注冊(cè)一定的功能函數(shù)，或者用它的代碼代替內(nèi)核中某些函數(shù)的內(nèi)容(估計(jì)這些函數(shù)是空的)。intcleanup_module()：當(dāng)內(nèi)核模塊卸載時(shí)調(diào)用，它能將模塊從內(nèi)核中清除。構(gòu)建和運(yùn)行驅(qū)動(dòng)模塊編寫(xiě)模塊實(shí)例#include"linux/kernel.h"#include“l(fā)inux/module.h"/*hello.c－－amoduleprogramm*/intinit_module(){printk("helloworld!\n');printk("Ihaveruninginakernermod@!!\n");return0;}/*thedistoryfunction*/intcleanup_module(){printk("Iwillshutdownmyselfinkernerlmod/n)";retutn0;}

編譯gcc-Wall-DMODULE-D__KERNEL__-DLinux–I/usr/src/linux-2.4.20-8/include–c–ohello.ohello.c`加載$insmodhello.ohelloworld!Iwillshutdownmyselfinkernerlmod$lsmodhello(unused)….$rmmodIwillshutdownmyselfinkernerlmod模塊編譯參數(shù)__KERNEL__——這個(gè)標(biāo)志告訴頭文件此代碼將在內(nèi)核模塊中運(yùn)行，而不是作為用戶進(jìn)程。_MODULE——這個(gè)標(biāo)志告訴頭文件要給出適當(dāng)?shù)膬?nèi)核模塊的定義。 LINUX——從技術(shù)上講，這個(gè)標(biāo)志不是必要的。但是，如果你希望寫(xiě)一個(gè)比較正規(guī)的內(nèi)核模塊，在多個(gè)操作系統(tǒng)上編譯，這個(gè)標(biāo)志將會(huì)使你感到方便。它可以允許你在獨(dú)立于操作系統(tǒng)的部分進(jìn)行常規(guī)的編譯。

內(nèi)核模塊處理相關(guān)命令insmod：它依賴于kernel/modulec.c中定義的幾個(gè)系統(tǒng)調(diào)用。sys_create_module為裝載模塊分配內(nèi)存（這些內(nèi)存是由vmalloc分配的）系統(tǒng)調(diào)用get_kernel_syms返回內(nèi)核符號(hào)表sys_init_module將可重定位目標(biāo)碼復(fù)制到內(nèi)核空間并調(diào)用模塊的初始化函數(shù)。內(nèi)核模塊處理相關(guān)命令lsmodlsmod就是通過(guò)/proc/modules文件獲取系統(tǒng)中所有的模塊，然后列出來(lái)內(nèi)核模塊處理相關(guān)命令rmmod的使用將已經(jīng)插入的模塊從內(nèi)核中移出，rmmod程序自動(dòng)運(yùn)行在cleanup_module()函數(shù)中定義的過(guò)程modprobe的使用modprobe能夠掛載、列出、卸載模塊常用的功能就是掛載模塊，在掛載模塊時(shí)，會(huì)將該模塊依賴的模塊同時(shí)被加載。modprobe模塊名kerneld守護(hù)進(jìn)程目的：為了方便用戶加載和卸載模塊，并且避免把不再使用的驅(qū)動(dòng)程序繼續(xù)保留在內(nèi)核中，Linux提供了對(duì)模塊的自動(dòng)加載和卸載支持Kerneld進(jìn)程通過(guò)sysVIPC和內(nèi)核通信，內(nèi)核向kerneld發(fā)送需要裝載的模塊信息，然后kerneld調(diào)用modprobe查找這個(gè)模塊，并且將該模塊加載版本相關(guān)性要時(shí)刻牢記，對(duì)于想連編的每一個(gè)不同版本的內(nèi)核，模塊都要相應(yīng)地編譯一次。每個(gè)模塊都定義了一個(gè)稱為kernel_version的符號(hào)，insmod檢查這個(gè)符號(hào)是否與當(dāng)前內(nèi)核版本號(hào)匹配。較新的內(nèi)核已在<linux/module.h>中替你定義了這個(gè)符號(hào)

如果模塊是由多個(gè)源文件組成的，只能有一個(gè)源文件包含了<linux/module.h>內(nèi)核符號(hào)表這張表包含了實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序所需的全局內(nèi)核項(xiàng)――函數(shù)和變量?？梢詮奈募?proc/ksyms中以文本的方式讀取這個(gè)公開(kāi)符號(hào)表當(dāng)你的模塊被加載時(shí)，你聲明的任何全局符號(hào)都成為內(nèi)核符號(hào)表的一部分，你可以從文件/proc/ksyms或命令ksyms的結(jié)果了解這一點(diǎn)。內(nèi)核導(dǎo)出符號(hào)表在Linux中當(dāng)一個(gè)模塊被裝載后，會(huì)被動(dòng)態(tài)的連接到內(nèi)核中，按照規(guī)定，只有導(dǎo)出的內(nèi)核函數(shù)和數(shù)據(jù)才可以被其它模塊調(diào)用。而沒(méi)有導(dǎo)出的函數(shù)和數(shù)據(jù)是不可以被其它模塊使用所有模塊導(dǎo)出的函數(shù)及變量都會(huì)存放在公共內(nèi)核符號(hào)表中，該表包含了所有全局內(nèi)核項(xiàng)的地址通常情況下，模塊只需實(shí)現(xiàn)自己的功能，而不需導(dǎo)出任何符號(hào)導(dǎo)出宏EXPORT_SYMBOL(name)EXPORT_SYMBOL_GPL(name)init_module中的錯(cuò)誤處理

如果你注冊(cè)時(shí)發(fā)生什么錯(cuò)誤，你必須取消失敗前所有已完成的注冊(cè)。

建議用goto語(yǔ)句處理錯(cuò)誤恢復(fù)

在Linux內(nèi)核里，錯(cuò)誤編碼是一個(gè)負(fù)值，在<linux/errno.h>中定義。如果你不使用其他函數(shù)返回的錯(cuò)誤編碼而要生成自己的，你應(yīng)該包含<linux/errno.h>，這樣就可以使用諸如-ENODEV，-ENOMEM之類的符號(hào)值?？偸欠祷叵鄳?yīng)的錯(cuò)誤編碼是種非常好的習(xí)慣，因?yàn)檫@樣一來(lái)用戶程序就利用perror或相似的方法把它們轉(zhuǎn)換成有意義的字符串了。模塊計(jì)數(shù)通過(guò)3個(gè)宏來(lái)維護(hù)使用計(jì)數(shù)：MOD_INC_USE_COUNT 當(dāng)前模塊計(jì)數(shù)加1。MOD_DEC_USE_COUNT 計(jì)數(shù)減1。MOD_IN_USE 計(jì)數(shù)非0時(shí)返回真。這些宏都定義在<linux/module.h>中，它們都操作不該有程序員直接訪問(wèn)的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。