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Linux操作系统分析与实践第七讲： Linux驱动程序编写基础 《Linux操作系统分析与实践》课程建设小组 北京大学 二零零八年春季 *致谢：感谢Intel对本课程项目的资助 本讲主要内容 Linux内核模块 中断和中断处理 下半部 Linux内核模块 Linux操作系统的内核是单一体系结构（monolithic kernel） 有了模块机制后，提高Linux操作系统的可扩充性，内核编程不再是一个恶梦 什么是模块呢？ 模块的全称是“动态可加载内核模块”（Loadable Kernel Module，LKM） 模块在内核空间运行 模块实际上是一种目标对象文件 没有链接，不能独立运行，但是其代码可以在运行时链接到系统中作为内核的一部分运行或从内核中取下，从而可以动态扩充内核的功能 这种目标代码通常由一组函数和数据结构组成 Linux内核模块的优点与缺点 优点 使得内核更加紧凑和灵活 修改内核时，不必全部重新编译整个内核。系统如果需要使用新模块，只要编译相应的模块，然后使用insmod将模块装载即可 模块的目标代码一旦被链接到内核，它的作用域和静态链接的内核目标代码完全等价 缺点 由于内核所占用的内存是不会被换出的，所以链接进内核的模块会给整个系统带来一定的性能和内存利用方面的损失; 装入内核的模块就成为内核的一部分，可以修改内核中的其他部分，因此，模块的使用不当会导致系统崩溃; 为了让内核模块能访问所有内核资源，内核必须维护符号表，并在装入和卸载模块时修改符号表; 模块会要求利用其它模块的功能，所以，内核要维护模块之间的依赖性. Linux内核模块与应用程序的区别 C语言程序 Linux内核模块 运行 用户空间 内核空间 入口 main() module_init()指定; 出口 无 module_exit()指定; 编译 gcc –c Makefile 连接 ld insmod 运行 直接运行 insmod 调试 gdb kdbug, kdb, kgdb等 模块相关命令 insmod module.ko [module parameters] Load the module 注意，只有超级用户才能使用这个命令 Rmmod Unload the module lsmod List all modules loaded into the kernel 这个命令和cat /proc/modules等价 modprobe [-r] module name – Load the module specified and modules it depends 模块依赖 一个模块A引用另一个模块B所导出的符号，我们就说模块B被模块A引用。 如果要装载模块A，必须先要装载模块B。否则，模块B所导出的那些符号的引用就不可能被链接到模块A中。这种模块间的相互关系就叫做模块依赖。 最简单的内核模块例子 static int __init hello_init(void) static void __exit hello_exit(void) Static声明，因为这种函数在特定文件之外没有其它意义 __init标记, 该函数只在初始化期间使用。模块装载后，将该函数占用的内存空间释放 __exit标记 该代码仅用于模块卸载。 Init/exit 宏：module_init/module_exit 声明模块初始化及清除函数所在的位置 装载和卸载模块时，内核可以自动找到相应的函数 module_init(hello_init); module_exit(hello_exit); 编译内核模块 Makefile文件 obj-m := hello.o all: make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(shell pwd) modules clean: make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(shell pwd) clean Module includes more files obj-m:=hello.o hello-objs := a.o b.o 装载和卸载模块 相关命令 lsmod insmod hello.ko rmmod hello.ko 模块参数传递 有些模块需要传递一些参数 参数在模块加载时传递 #insmo