实现内核驱动程序模块

Posted 2022-12-13 晋文

例子是从《android系统源代码情景分析》第二章抄过来的，在学习的过程中还是遇到了不少的问题。

个人体会：在学习第二章之前应该把《Linux设备驱动程序》这本书至少前四章要读一遍，理解一些基础概念和背景知识，不过这本书还是略旧，比如sysfs就没有解释，多google吧。

本书第二章要理解透了再往下进行，因为这个简单的例子从下往上贯穿了Android系统各层，是理解后面各章的基础。

下面列出我遇到的问题和解决办法。

• 三类文件系统接口的关系、作用分别是什么？

它实现了proc文件系统接口、传统的设备文件系统接口和devfs文件系统接口。

类Unix系统有一条基本的设计哲学：几乎所有的数据实体都被抽象成统一的接口——文件来看待。procfs、devfs和sysfs都是这种设计的体现。

/dev目录下每一个文件对应一个设备，通过操作这些文件可以实现与内核的交互，但devfs存在一些缺点，如命名不灵活，不能任意指定文件名，而且所有文件都在/dev/根目录下。进而演生出sysfs，它把实际连接到系统上的设备组织成一个分级的文件体系，比devfs更清晰更便于管理，sysfs挂载在/sys下面。

/proc文件系统中主要包含三大类内容：进程相关部分、系统信息部分和系统自信息部分。显然在本例中，procfs和sysfs部分的接口，作为入门第一个样例来说并不必要。

因此我打算只实现传统设备文件系统接口的部分，sysfs和procfs暂不实现。我认为依然可以完整地正常工作。

• 编译问题

• 每次编译和运行模拟器之前需要把各环境变量重设一遍：

$ cd WORKING_DIRECTORY
$ source build/envsetup.sh
$ lunch aosp_arm-eng
$ cd kernel
$ cd goldfish
$ export ARCH=arm
$ export SUBARCH=arm
$ export CROSS_COMPILE=arm-eabi-
$ export PATH=WORKING_DIRECTORY/prebuilts/gcc/darwin-x86/arm/arm-eabi-4.8/bin:$PATH
$ make goldfish_armv7_defconfig
$ make menuconfig
$ make -j8
$ emulator -kernel arch/arm/boot/zImage &

• 在__freg_setup_dev函数中，对函数init_MUTEX的调用编译出错，这是因为该函数已经被启用，改成如下即可：

sema_init(&(dev->sem), 1);

• 修改内核Kconfig文件。我编译的内核是3.4，需要在drivers/Kconfig中添加

source "drivers/freg/Kconfig"

而不是在arch/arm/Kconfig中。

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• 配置

• 在Mac OSX，调用make menuconfig的时候出错，解决办法已经更新到《Android源码、内核编译》这篇博文里了。
• 进入make menuconfig配置界面后，如果要设置Enable loadable module support，这块的交互有点坑爹。初次进入界面是这样的，Enable loadable module support没有被选中：

如果直接回车进入子菜单，发现前面是---，是不能被修改的：

我以为是自己的内核版本有问题，倒腾了半天才明白：应该在一级界面中先对Enable loadable module support按下Y，使之选中：

然后再回车进入才能看到并修改子项内容：

一万头草泥马奔腾而过，害老子研究半天……

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• 调试

• 查看内核log

我把模块编译到内核中，起初却在/dev下面找不到freg文件，必须要调试代码看在哪一步出了错。freg.c源码多出调用printk函数写了日志，我在每条日志字串头部加了[freg]的字样，如下：

printk(KERN_ALERT"[freg]Initializing freg device.\\n");

以便在浩瀚的内核日志中筛选出freg的日志。

• 方法一：可以使用dmesg查看内核打印信息，再配合grep如下：

$ adb shell
$ dmesg | grep "\\[freg\\]"
[freg]Initializing freg device.
[freg]Succeeded to initialize freg device.

•  方法二：可以在运行emulator的时候加-show-kernel参数：

$ emulator -kernel arch/arm/boot/zImage -show-kernel &

•  动态加载模块

当在make menuconfig中选择了动态加载模块，编译、启动emulator，需要通过adb把.ko模块push到emulator：

# 启动emulator
$ emulator -kernel arch/arm/boot/zImage &
# 把刚刚编译的freg.ko拷贝到emulator的/data下
$ adb push drivers/freg/freg.ko /data
$ adb shell ls -l /data/freg.ko
-rw-rw-rw- root     root         5281 2016-02-21 01:45 freg.ko
# 加载freg.ko模块
$ adb shell insmod /data/freg.ko