内核模块编译实验

Posted 2020-07-24

1、实验原理

Linux模块是一些可以作为独立程序来编译的函数和数据类型的集合。之所以提供模块机制，是因为Linux本身是一个单内核。单内核由于所有内容都集成在一起，效率很高，但可扩展性和可维护性相对较差，模块机制可弥补这一缺陷。

Linux模块可以通过静态或动态的方法加载到内核空间，静态加载是指在内核启动过程中加载；动态加载是指在内核运行的过程中随时加载。

一个模块被加载到内核中时，就成为内核代码的一部分。模块加载入系统时，系统修改内核中的符号表，将新加载的模块提供的资源和符号添加到内核符号表中，以便模块间的通信。

2、编写模块代码

模块构造函数：

执行insmod或modprobe指令加载内核模块时会调用的初始化函数。函数原型必须是module_init()，括号内是函数指针

模块析构函数：

执行rmmod指令卸载模块时调用的函数。函数原型是module_exit()

模块许可声明：

函数原使用的许可证，不然在加载时它会提示该模块污染内核。一般会写GPL。

模块参数（可选）

模块导出符号（可选）

模块作者信息声明（可选）

头文件module.h，必须包含此文件；

头文件kernel.h，包含常用的内核函数；

头文件init.h包含宏_init和_exit，允许释放内核占用的内存。

 

编写一个helloword向内核输出，代码如下：

 

 

然后uname -r 查看自己的内核版本

据此编写自己的Makefile

obj-m：后面接要编译的文件名.o，CURRENT_PATH是当前路径，LINUX_KERNEL_PATH是前面查到的所使用内核的路径，

make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) 指明跳转到内核源码目录下读取那里的Makefile，

M=$(CURRENT_PATH) 表明返回到当前目录继续执行当前的Makefile。

 

然后执行make

可见在当前目录下生成了printname.ko文件

随后加载模块：

输入命令：sudo insmod printname.ko

模块加载成功，因为模块使用的输出是直接输出到内核缓存，可以使用dmesg查看相关信息

然后可以使用sudo rmmod printname.ko

再次查看显示模块已退出

利用模块还可以实现一些较为复杂的功能，因为能力问题，我借用了学长的代码，功能是打印当前进程信息，代码如下：

然后需要把Makefile中的文件名修改成本文件名，其余不变

加载和卸载过程同printname一样，不再赘述。

 

实验总结

本次实验相较上次，操作难度有所减少，但那是建立在使用前人代码的前提下，模块代码的编写与普通C语言非常类似，但又不尽相同，本次实践使用输出函数不再是printf而是printk与KERN_INFO的组合，输出也并非显示在屏幕上而是在内核信息中。距离独立编写出具有复杂功能的内核模块代码还有很长的距离。