Linux设备驱动 | 构造和运行内核模块
1. 将模块链接到内核
内核具有非常小的栈,可能和一个4096字节大小的页那样小。
在内核API中,函数名称中(__)通常表示接口底层组件,谨慎使用。
内核代码不能实现浮点数运算,如果打开浮点支持,在某些架构上,需要在进入和退出内核空间时保存和恢复浮点处理器的状态。这种额外的开销没有任何价值,内核代码中也不需要浮点运算。
2. 装载和卸载模块
insmod:将模块的代码和数据装入内核,然后使用内核的符号表解析模块中任何未解析的符号,如果内核中没有定义,则报告命令有误,并在系统日志文件中记录“unresolved symbols(未解析的符号)”消息。insmod可以接受一些命令行选项,可以在模块链接到内核之前进行配置参数,变量参数必须经过module_param(变量,类型,sysfs入口项的访问许可掩码)宏(moduleparam.h)来声明。数组参数必须经过module_param_array(数组名称,类型,最大个数,perm访问许可值)来声明。
insmod是依赖于kernel/module.c中的系统调用。
insmod工作原理:
modprobe:将模块的代码和数据装入内核,同时会检查装载的模块是否有引用内核中不存在的符号,如果存在这类符号,则在当前模块搜索路径中查找定义这些符号的其他模块,并进行装载该模块所依赖的其他模块到内核中,可以在它的配置文件(/etc/modprob.conf)进行读取参数值.
rmmod:将所有模块从内核中移除,如果内核认为模块还在使用状态或者内核被配置为禁止移除的状态,则无法移除该模块。
lsmod:列出当前装载在内核中的所有模块,并提供其他信息,lsmod是通过读取/proc/modules虚拟文件来获取这些信息。已装载模块的信息也可以在sysf虚拟文件系统的/sys/module下找到。
Linux内核提供一种方法来管理符号对模块外部的可见性,减少命名空间的污染。
导出符号:
- EXPORT_SYMBOL(name)
- EXPORT_SYMBOL_GPL(name)
注意:符号只能在模块文件的全局导出,不能在函数中导出,导出的变量必须是全局的,存放在模块的可执行文件的一个ELF段。装载时,内核可通过这个段寻找模块导出的代码段。
3. 初始化和关闭
module_init的使用是强制的,这个宏会在模块的目标代码中增加一个特殊的段,标识内核初始化函数所在的位置。
module_exit是帮助内核标识模块清除函数所在的位置。
在初始化过程中,可能会发生错误导致无法继续装载模快,则需要将出错之前的任何注册工作撤销掉,否则系统会残留指向不存在的指针。
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