Ubuntu16.04下的modules模块编译加载

Posted 2020-10-10 小淼博客

一、首先编写对应的驱动程序的相关内容：（最简单的hello.c程序）

 1 #include<linux/init.h>
 2 #include<linux/module.h>
 3 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
 4 MODULE_AUTHOR("MDAXIA");
 5 
 6 static int __init hello_init(void)
 7 {
 8         printk(KERN_ALERT "Hello world!\\n");
 9         return 0;
10 }
11 static void __exit hello_exit(void)
12 {
13         printk(KERN_ALERT "Goodbye,cruel world!");
14 }
15 module_init(hello_init);
16 module_exit(hello_exit);

二、编写对应Makefile文件：（注意事项Makefile，首字母大写M）

 1 ifeq ($(KERNELRELEASE),)
 2 KDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
 3 PWD:=$(shell pwd)
 4 modules:
 5         $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
 6 modules_install:
 7         $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules_install
 8 clean:
 9         rm -rf *.o *.ko .depend *.mod.o *.mod.c Module.* modules.* 
10 .PHONY:modules modules_install clean
11 else
12 obj-m :=hello.o
13 endif

三、使用make指令对程序进行编译生成目标文件hello.ko

sudo make

使用的是sudo make的指令来保证运行和文件的执行权限等等，编译的结果如下所示：

这里成功生成了我们需要的.ko文件

使用sudo make clean命令来清除相关的中间文件以及目标文件：

sudo make clean

这样就清除了所有的文件了~

四、安装加载模块，需要的是root权限：

sudo insmod ./hello.ko

这里的路径变了一下，是因为我的Ubuntu16.04的实体主机加载模块的时候，需要数字签名，但是数字签名之后还是不能正确的加载，之后就在我的虚拟机Ubuntu16.04上实验了一下，这样居然成功了，因此路径有所改变，但是驱动成功加载了。

驱动加载成功的验证方法：

cat /var/log/syslog | grep Hello

这样就显示驱动成功加载了

也可以使用lsmod来查看模块的加载：

lsmod | grep hello

使用rmmod指令来卸载驱动模块：

sudo rmmod hello

这里顺便推荐一个linux相关指令的中文查询网站：http://man.linuxde.net/

相关错误集合如下所示（确实不知道怎么解决，最后歪打正着就解决了，不过回过头来想，这些错误提示的分析也的确有很大的帮助吧）：

Question1：这里重点关注一下第三行，Error的修改往往是从上到下的修改方式，所以这里提示的是-fstack-protector-strong not supported by compiler，意思很明确了，我们当前的gcc编译器版本不支持-fstack-protector-strong这个参数，这个参数的调用时在linux-headers-4.4.0-96-generic相关文件中的，既然不支持，那我们就找个支持的gcc版本来编译运行就可以了，通过查阅相关资料得到：‘-fstack-protector-strong’ 选项是gcc4.9以后的版本才加入的，也就是说需要安装gcc4.9以后的版本才可以编译通过，所以直接安装gcc5.4就行了，关于安装多个版本的gcc的内容请参考我的这篇文章：Ubuntu16.04多个版本GCC编译器的安装和切换完成安装之后直接make编译就不会出现上述问题了。

 1 make -C /lib/modules/4.4.0-96-generic/build M=/home/ubuntu-mm/ARMTools/Code_arm/modulesprogram modules
 2 make[1]: Entering directory \'/usr/src/linux-headers-4.4.0-96-generic\'
 3 Makefile:702: Cannot use CONFIG_CC_STACKPROTECTOR_STRONG: -fstack-protector-strong not supported by compiler
 4 scripts/Makefile.build:44: /home/ubuntu-mm/ARMTools/Code_arm/modulesprogram/Makefile: No such file or directory
 5 make[2]: *** No rule to make target \'/home/ubuntu-mm/ARMTools/Code_arm/modulesprogram/Makefile\'.  Stop.
 6 Makefile:1423: recipe for target \'_module_/home/ubuntu-mm/ARMTools/Code_arm/modulesprogram\' failed
 7 make[1]: *** [_module_/home/ubuntu-mm/ARMTools/Code_arm/modulesprogram] Error 2
 8 make[1]: Leaving directory \'/usr/src/linux-headers-4.4.0-96-generic\'
 9 makefile:7: recipe for target \'modules\' failed
10 make: *** [modules] Error 2

Question2：这里重点关注了第四行的描述，也就是第一个make[1]的错误提示：/home/ubuntu-mm/ARMTools/Code_arm/modulesprogram/Makefile: No such file or directory，仔细一看，发现这里的文件名字是Makefile，回想起我的文件名是makefile，可能是这个问题，于是就rename一下：mv makefile Makefile 结果成功编译了~Cheers！所以说以后最好还是用Makefile来写吧~

 1 ubuntu-mm@ubuntu-mm:~/ARMTools/Code_arm/modulesprogram$ sudo make
 2 make -C /lib/modules/4.4.0-96-generic/build M=/home/ubuntu-mm/ARMTools/Code_arm/modulesprogram modules
 3 make[1]: Entering directory \'/usr/src/linux-headers-4.4.0-96-generic\'
 4 scripts/Makefile.build:44: /home/ubuntu-mm/ARMTools/Code_arm/modulesprogram/Makefile: No such file or directory
 5 make[2]: *** No rule to make target \'/home/ubuntu-mm/ARMTools/Code_arm/modulesprogram/Makefile\'. Stop.
 6 Makefile:1423: recipe for target \'_module_/home/ubuntu-mm/ARMTools/Code_arm/modulesprogram\' failed
 7 make[1]: *** [_module_/home/ubuntu-mm/ARMTools/Code_arm/modulesprogram] Error 2
 8 make[1]: Leaving directory \'/usr/src/linux-headers-4.4.0-96-generic\'
 9 makefile:7: recipe for target \'modules\' failed
10 make: *** [modules] Error 2

Question3：insmod在插入模块的过程中出现下面的问题，查阅相关博客是模块数字签名的相关问题，详细参见：http://blog.csdn.net/hui872370036/article/details/69950869

insmod: ERROR: could not insert module ./hello.ko: Required key not available

内核从3.7后开始支持模块签名，这个功能使能以后，内核只允许安装特定key签名的模块，内核配置项如下所示：

 CONFIG_MODULE_SIG=y 表示开启了签名机制，但是这时候模块签名或不签名都可以使用。

 CONFIG_MODULE_SIG_FORCE=y 如果上述配置项使能，则模块必须有正确的签名才能正常使用。

 CONFIG_MODULE_SIG_ALL=y 内核在编译的时候，并不会主动去给模块签名，除非你把上述配置项打开。 

根据下面的英文教程的相关提示，按照下面的步骤进行操作：

/usr/src/linux-headers-4.4.0-96-generic/scripts/sign-file sha512 /usr/src/linux-headers-4.4.0-96-generic/certs/signing_key.pem /usr/src/linux-headers-4.4.0-96-generic/certs/signing_key.x509 hello.ko

这里显示数字签名注册成功~注册的方式是使用了对应ubuntu16.04的linux内核版本的sign-file文件，注册使用的方式是 哈希表sha512格式  注册的账户保存在signing_key.pem文件当中，对应的密钥保存在signing_key.x509文件当中。

如果你在对应的certs目录当中没有找到对应的两个文件，请用vim指令创建两个文件，并在.pem文件中输入如下的内容（这是pem文件的基本格式，所以要添上，否则会出现无法识别pem文件问题）：

-----BEGIN CERTIFICATE-----
-----END CERTIFICATE-----

这样就完成了.pem文件的创建。

接下来就是加载对应的.ko模块的文件：

结果还是如此有待解决~

目前在虚拟机上直接插入和安装是没有问题的（虚拟机内核版本：4.4.0-83-generic，实体机内核版本：4.4.0-96-generic）

关于签名证书的问题，现在也还没有很好的解决，后面再尝试找到对应的解决办法吧~

详细的module数字签名的英文文档参照：https://wiki.gentoo.org/wiki/Signed_kernel_module_support#Enabling_module_signature_verification

完~