day(2,3)-内核模块

内核模块上

主要内容

向内核添加新功能

内核模块基础代码讲解

内核模块多源文件编程

内核模块信息宏

一、向内核添加新功能

1.1 静态加载法：

即新功能源码与内核其它代码一起编译进uImage文件内

Kconfig是make menuconfig的界面配置文件

1.2动态加载法：

新功能源码单独作为模块编译

内核模块下

模块传参

模块依赖

模块编程与应用编程的比较

内核接口头文件查询

一、模块传参

module_param(name,type,perm);//将指定的全局变量设置成模块参数

name:全局变量名
type：
    使用符号      实际类型                传参方式
	bool	     bool           insmod xxx.ko  变量名=0 或 1
	invbool      bool           insmod xxx.ko  变量名=0 或 1
	charp        char *         insmod xxx.ko  变量名="字符串内容"
	short        short          insmod xxx.ko  变量名=数值
	int          int            insmod xxx.ko  变量名=数值
	long         long           insmod xxx.ko  变量名=数值
	ushort       unsigned short insmod xxx.ko  变量名=数值
	uint         unsigned int   insmod xxx.ko  变量名=数值
	ulong        unsigned long  insmod xxx.ko  变量名=数值
perm：给对应文件 /sys/module/name/parameters/变量名 指定操作权限(一般为0664)
	#define S_IRWXU 00700
	#define S_IRUSR 00400
	#define S_IWUSR 00200
	#define S_IXUSR 00100
	#define S_IRWXG 00070
	#define S_IRGRP 00040
	#define S_IWGRP 00020
	#define S_IXGRP 00010
	#define S_IRWXO 00007
	#define S_IROTH 00004
	#define S_IWOTH 00002  //不要用 编译出错
	#define S_IXOTH 00001

数组传递

module_param_array(name,type,&num,perm);
/*
name、type、perm同module_param，type指数组中元素的类型
&num：存放数组大小变量的地址，可以填NULL（确保传参个数不越界）
    传参方式 insmod xxx.ko  数组名=元素值0,元素值1,...元素值num-1 
*/ 

#include 
#include 

int gx = 10;
char *gstr="chris love ljx";
int garr[5]={1,2,3,4,5};

module_param(gx,int,0664);
module_param(gstr,charp,0664);
module_param_array(garr,int,NULL,0664);

int __init testparam_init(void)
{
	int i = 0;
	printk("gx = %d\n",gx);
	printk("gstr = %s\n",gstr);

	for(i = 0;i<5;i++){
		printk("%d",garr[i]);
	}
	printk("\n");
	return 0;
}

void __exit testparam_exit(void)
{
	printk("test1 will exit\n");
}
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(testparam_init);
module_exit(testparam_exit);

传递参数 

 二、模块依赖

modulea.c

#include 
#include 

int ga = 6;
EXPORT_SYMBOL(ga);

int __init modulea_init(void)
{
	printk("ga = %d\n",ga);
	return 0;
}

void __exit modulea_exit(void)
{
	printk("modulea will exit\n");
}
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(modulea_init);
module_exit(modulea_exit);

moduleb.c

#include 
#include 

extern int ga;

int __init moduleb_init(void)
{
	printk("In moduleb_init,ga = %d\n",ga);
	return 0;
}

void __exit moduleb_exit(void)
{
	printk("moduleb will exit\n");
}
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(moduleb_init);
module_exit(moduleb_exit);

Makefile

ifeq ($(KERNELRELEASE),)

ifeq ($(ARCH),arm)
KERNELDIR ?= /home/chris/Linux_4412/kernel/linux-3.14
ROOTFS ?= /opt/4412/rootfs
else
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
endif
PWD := $(shell pwd)

modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

modules_install:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules INSTALL_MOD_PATH=$(ROOTFS) modules_install

clean:
	rm -rf  *.o  *.ko  .*.cmd  *.mod.*  modules.order  Module.symvers   .tmp_versions

else
obj-m += modulea.o
obj-m += moduleb.o



endif

两个依赖模块在不同文件夹时，需要将被依赖的模块先编译，将生成的Modele.symvers文件放到依赖模块的同路径，再编译

两个用于导出模块中符号名称的宏：

EXPORT_SYMBOL(函数名或全局变量名)

EXPORT_SYMBOL_GPL(函数名或全局变量名) 需要GPL许可证协议验证

使用导出符号的地方,需要对这些符号进行extern声明后才能使用这些符号

B模块使用了A模块导出的符号，此时称B模块依赖于A模块，则：

1. 编译次序：先编译模块A，再编译模块B，当两个模块源码在不同目录时，需要：i. 先编译导出符号的模块A ii. 拷贝A模块目录中的Module.symvers到B模块目录 iii. 编译使用符号的模块B。否则编译B模块时有符号未定义错误

2. 加载次序：先插入A模块，再插入B模块，否则B模块插入失败

3. 卸载次序：先卸载B模块，在卸载A模块，否则A模块卸载失败三、内核空间和用户空间

三、内核空间和用户空间

为了彻底解决一个应用程序出错不影响系统和其它app的运行，操作系统给每个app一个独立的假想的地址空间，这个假想的地址空间被称为虚拟地址空间（也叫逻辑地址），操作系统也占用其中固定的一部分，32位Linux的虚拟地址空间大小为4G，并将其划分两部分：

1. 0~3G 用户空间 ：每个应用程序只能使用自己的这份虚拟地址空间

2. 3G~4G 内核空间：内核使用的虚拟地址空间，应用程序不能直接使用这份地址空间，但可以 通过一些系统调用函数与其中的某些空间进行数据通信

实际内存操作时，需要将虚拟地址映射到实际内存的物理地址，然后才进行实际的内存读写

四、执行流

执行流：有开始有结束总体顺序执行的一段独立代码，又被称为代码上下文

计算机系统中的执行流的分类：

执行流：

1. 任务流--任务上下文（都参与CPU时间片轮转，都有任务五状态：就绪态 运行态 睡眠态 僵死态 暂停态）

   1. 进程

   2. 线程

      1. 内核线程：内核创建的线程

      2. 应用线程：应用进程创建的线程

2. 异常流--异常上下文

   1. 中断

   2. 其它异常

应用编程可能涉及到的执行流：

1. 进程

2. 线程

内核编程可能涉及到的执行流：

1. 应用程序自身代码运行在用户空间，处于用户态 ----------------- 用户态app

2. 应用程序正在调用系统调用函数，运行在内核空间，处于内核态，即代码是内核代码但处于应用执行流（即属于一个应用进程或应用线程） ---- 内核态app

3. 一直运行于内核空间，处于内核态，属于内核内的任务上下文 --------- 内核线程

4. 一直运行于内核空间，处于内核态，专门用来处理各种异常 --------- 异常上下文

五、模块编程与应用编程的比较

六、内核接口头文件查询

大部分API函数包含的头文件在include/linux目录下，因此：

1. 首先在include/linux 查询指定函数：grep 名称 ./ -r -n

2. 找不到则更大范围的include目录下查询，命令同上

   例：

grep MODULE_AUTHOR ./ -r -n