# 一、内核模块基础代码解析

Linux内核的插件机制——内核模块

类似于浏览器、eclipse这些软件的插件开发，Linux提供了一种可以向正在运行的内核中插入新的代码段、在代码段不需要继续运行时也可以从内核中移除的机制，这个可以被插入、移除的代码段被称为内核模块。

主要解决：

1. 单内核扩展性差的缺点（linux内核时单内核的， 可扩展性差）

2. 减小内核镜像文件体积，一定程度上节省内存资源

3. 提高开发效率

4. 不能彻底解决稳定性低的缺点：内核模块代码出错可能会导致整个系统崩溃

内核模块的本质：一段隶属于内核的“动态”代码，与其它内核代码是同一个运行实体，共用同一套运行资源，只是存在形式上是独立的。

微内核的内核设计模式是模块是独立的一个服务程序

#include <linux/module.h> //包含内核编程最常用的函数声明，如printk
#include <linux/kernel.h> //包含模块编程相关的宏定义，如：MODULE_LICENSE

/*该函数在模块被插入进内核时调用，主要作用为新功能做好预备工作
  被称为模块的入口函数
  __init的作用 : 
1. 一个宏，展开后为：__attribute__ ((__section__ (".init.text")))   实际是gcc的一个特殊链接标记
2. 指示链接器将该函数对应的指令放置在 .init.text区段
3. 在模块插入时方便内核从ko文件指定位置读取入口函数的指令到特定内存位置
4.作用，方便内核调用.ko文件里面的函数
*/
int __init myhello_init(void)
{
    /*内核是裸机程序，不可以调用C库中printf函数来打印程序信息，
    //广义的操作系统的组成：内核、 第三方库、 其它特殊用途的应用程序。

    Linux内核源码自身实现了一个用法与printf差不多的函数，命名为printk （k-kernel）
    printk不支持浮点数打印*/

	printk("#####################################################\n");
	printk("#####################################################\n");
	printk("#####################################################\n");
	printk("#####################################################\n");
	printk("myhello is running\n");
	printk("#####################################################\n");
	printk("#####################################################\n");
	printk("#####################################################\n");
	printk("#####################################################\n");
	return 0;
}

/*该函数在模块从内核中被移除时调用，主要作用做些init函数的反操作
  被称为模块的出口函数
  __exit的作用：
1.一个宏，展开后为：__attribute__ ((__section__ (".exit.text")))   实际也是gcc的一个特殊链接标记
2.指示链接器将该函数放置在 .exit.text区段
3.在模块插入时方便内核从ko文件指定位置读取出口函数的指令到另一个特定内存位置
*/
void __exit myhello_exit(void)
{
	printk("myhello will exit\n");
}



/*
MODULE_LICENSE(字符串常量);
字符串常量内容为源码的许可证协议 可以是"GPL" "GPL v2"  "GPL and additional rights"  "Dual BSD/GPL"  "Dual MIT/GPL" "Dual MPL/GPL"等, "GPL"最常用

其本质也是一个宏，宏体也是一个特殊链接标记，指示链接器在ko文件指定位置说明本模块源码遵循的许可证
在模块插入到内核时，内核会检查新模块的许可证是不是也遵循GPL协议，如果发现不遵循GPL，则在插入模块时打印抱怨信息：
	myhello：module license 'unspecified' taints kernel
	Disabling lock debugging due to kernel taint
也会导致新模块没法使用一些内核其它模块提供的高级功能
*/
MODULE_LICENSE("GPL");

/*
module_init 宏
1. 用法：module_init(模块入口函数名) 
2. 动态加载模块，对应函数被调用
3. 静态加载模块，内核启动过程中对应函数被调用
4. 对于静态加载的模块其本质是定义一个全局函数指针，并将其赋值为指定函数，链接时将地址放到特殊区段（.initcall段），方便系统初始化统一调用。
5. 对于动态加载的模块，由于内核模块的默认入口函数名是init_module,用该宏可以给对应模块入口函数起别名
*/
module_init(myhello_init);

/*
module_exit宏
1.用法：module_exit(模块出口函数名)
2.动态加载的模块在卸载时，对应函数被调用
3.静态加载的模块可以认为在系统退出时，对应函数被调用，实际上对应函数被忽略
4.对于静态加载的模块其本质是定义一个全局函数指针，并将其赋值为指定函数，链接时将地址放到特殊区段（.exitcall段），方便系统必要时统一调用，实际上该宏在静态加载时没有意义，因为静态编译的驱动无法卸载。
5.对于动态加载的模块，由于内核模块的默认出口函数名是cleanup_module,用该宏可以给对应模块出口函数起别名
*/
module_exit(myhello_exit);

模块三要素：入口函数 出口函数 MODULE__LICENSE

# 二、内核模块的多源文件编程

ifeq ($(KERNELRELEASE),)

ifeq ($(ARCH),arm)
KERNELDIR ?= 目标板linux内核源码顶层目录的绝对路径
ROOTFS ?= 目标板根文件系统顶层目录的绝对路径
else
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
endif
PWD := $(shell pwd)

modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

modules_install:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) INSTALL_MOD_PATH=$(ROOTFS) modules_install

clean:
	rm -rf  *.o  *.ko  .*.cmd  *.mod.*  modules.order  Module.symvers   .tmp_versions

else
obj-m += hello.o

endif
```

Makefile中：

obj-m用来指定模块名，注意模块名加.o而不是.ko

可以用 模块名-objs 变量来指定编译到ko中的所有.o文件名（每个同名的.c文件对应的.o目标文件）

一个目录下的Makefile可以编译多个模块：

添加：obj-m += 下一个模块名.o

# 三、 内核模块信息宏

MODULE_AUTHOR(字符串常量); //字符串常量内容为模块作者说明



MODULE_DESCRIPTION(字符串常量); //字符串常量内容为模块功能说明



MODULE_ALIAS(字符串常量); //字符串常量内容为模块别名

这些宏用来描述一些当前模块的信息，可选宏

这些宏的本质是定义static字符数组用于存放指定字符串内容，这些字符串内容链接时存放在.modinfo字段，可以用modinfo命令来查看这些模块信息，用法：

modinfo  模块文件名

知识补充：

module_param(name,type,perm);//将指定的全局变量设置成模块参数

/*

name:全局变量名

type：

    使用符号      实际类型                传参方式

bool             bool           insmod xxx.ko  变量名=0 或 1

invbool      bool           insmod xxx.ko  变量名=0 或 1

charp        char *         insmod xxx.ko  变量名="字符串内容"

short        short          insmod xxx.ko  变量名=数值

int          int            insmod xxx.ko  变量名=数值

long         long           insmod xxx.ko  变量名=数值

ushort       unsigned short insmod xxx.ko  变量名=数值

uint         unsigned int   insmod xxx.ko  变量名=数值

ulong        unsigned long  insmod xxx.ko  变量名=数值

perm：给对应文件 /sys/module/name/parameters/变量名 指定操作权限

#define S_IRWXU 00700

#define S_IRUSR 00400

#define S_IWUSR 00200

#define S_IXUSR 00100

#define S_IRWXG 00070

#define S_IRGRP 00040

#define S_IWGRP 00020

#define S_IXGRP 00010

#define S_IRWXO 00007

#define S_IROTH 00004

#define S_IWOTH 00002  //不要用 编译出错

#define S_IXOTH 00001

*/

```

module_param_array(name,type,&num,perm);

/*

name、type、perm同module_param，type指数组中元素的类型

&num：存放数组大小变量的地址，可以填NULL（确保传参个数不越界）

    传参方式 insmod xxx.ko  数组名=元素值0,元素值1,...元素值num-1 

*/