Linux编程——内核模块

在FiRa的Android底层实现中，其IEEE 802.15.4协议相关实现均作为内核模块实现，因此，本文简要介绍内核模块的相关定义，并节选相关FiRa实现内核模块的使用。

1. Linux内核模块

内核模块是Linux操作系统中比较独特的机制。模块本身不被编译进内核镜像，这就有效控制了内核的大小；模块一旦被加载，就和内核中的其他部分完全一样。

Linux启动中在完成BIOS加载、读取MBR、BootLoader启动之后，会根据内核映像所在路径，解压缩操作，开始启动内核，调用start_kernel函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备。

内核启动之后，会运行相关初始化工作，启动相关启动项。
然后根据/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下的文件来加载内核模块。

常见的内核模块包括驱动程序、文件系统、网络协议栈、安全模块和系统调用等。

1.1 内核的加载和卸载

内核模块通过insmod或modprobe命令加载内核模块，相应的加载函数就会被内核执行，完成本模块的相关初始化工作。

当通过rmmod命令卸载某模块时，模块的卸载函数会被自动执行，完成与模块加载函数相反的功能（如释放内存等）。
module_init，在内核模块被内核加载时，会调用module_init中的函数，即内核模块的加载函数。
module_exit，在内核模块被卸载时的卸载函数，卸载内核模块时调用。
在内核代码中，模块相关函数示例如下：

static int __init function_init(void)
{}

static void __exit function_cleanup(void)
{

}
module_init(function_init);
module_exit(function_cleanup);

另外，对于内核模块而言，授权MODULE_LICENSE是必须的，用于指定内核模块的许可证，其他模块参数相对可选。常见的许可证包括：GPL、LGPL、BSD、MIT等。常见的内核模块参数还有：

• MODULE_AUTHOR，指定内核模块的作者
• MODULE_DESCRIPTION，内核模块的描述信息
• MODULE_VERSION，内核模块的版本信息
• MODULE_SUPPORTED_DEVICE，指定内核模块支持的设备。
• MODULE_DEVICE_TABLE
• MODULE_ALIAS。

对于USB、PCI等设备驱动程序，通常会创建一个MODULE_DEVICE_TABLE，表明该驱动模块支持的设备。

符号导出EXPORT_SYMBOL

• EXPORT_SYMBOL标签内定义的函数或者符号对全部内核代码公开，不用修改内核代码就可以在您的内核模块中直接调用，即使用EXPORT_SYMBOL可以将一个函数以符号的方式导出给其他模块使用。
• 在调用该函数的另外一个模块中使用extern对之声明。
• 注意：先加载定义该函数的模块，然后再加载调用该函数的模块，请注意这个先后顺序，顺序不能错。

示例——FiRa IEEE 802.15.4相关内核模块

mcps_main

int __init mcps802154_init(void)
{
	int r;

	r = mcps802154_nl_init();
	if (r)
		return r;
	r = mcps802154_default_region_init();
	WARN_RETURN(r);
	r = simple_ranging_region_init();
	WARN_ON(r);
	r = mcps802154_endless_scheduler_init();
	WARN_ON(r);
#ifdef CONFIG_MCPS802154_TESTMODE
	r = ping_pong_region_init();
	WARN_ON(r);
#endif
	return r;
}

void __exit mcps802154_exit(void)
{
#ifdef CONFIG_MCPS802154_TESTMODE
	ping_pong_region_exit();
#endif
	mcps802154_endless_scheduler_exit();
	simple_ranging_region_exit();
	mcps802154_default_region_exit();
	mcps802154_nl_exit();
}

module_init(mcps802154_init);
module_exit(mcps802154_exit);

FiRa域

module_init(fira_region_init);
module_exit(fira_region_exit);

MODULE_DESCRIPTION("FiRa Region for IEEE 802.15.4 MCPS");
MODULE_AUTHOR("Nicolas Schodet ");
MODULE_VERSION("1.0");
MODULE_LICENSE("GPL v2");

FiRa调度器符号导出

//MCPS, 调度器管理，实现调度器的注册与注销
EXPORT_SYMBOL(mcps802154_scheduler_register);
EXPORT_SYMBOL(mcps802154_scheduler_unregister);