IMX6LL|内核模块

内核模块基本概念

作用

解决linux内核可扩展性和可维护性相对较差的缺陷

现代内核派系

宏内核：关键功能和服务功能均在内核空间提供

• 运行效率高
• 扩展性较差

微内核：内核空间只提供关键功能，服务功能在用户空间提供

• 运行效率较低
• 安全性、扩展性较高

内核模块加载/卸载

• 使用insmod命令加载

• 使用rmmod命令卸载

内核模块入口/出口

• module_init()：加载模块式该函数自动执行，进行初始化操作
• module_exit()：卸载模块时函数自动执行，进行清理操作

内核模块信息声明

• MODULE_LICENSE()：表示模块代码接受的软件许可协议，Linux内核遵循GPL V2开源协议，内核模块与linux内核保持一致即可。
• MODULE_AUTHOR()：描述模块的作者信息
• MODULE_DESCRIPTION()：对模块的简单介绍
• MODULE_ALIAS()：给模块设置一个别名

内核模块实验1

实验环境

• 开发板烧录好Debian镜像
• 启动开发板，搭建好nfs客户端，挂载共享文件夹
• 获取Debian镜像的内核源码并编译

编译4.19.71版本内核

内核模块的功能需要依赖内核提供的各种底层接口

1.下载linux内核源码

​ github:

git clone https://github.com/Embedfire/ebf-buster-linux.git

​ gitee:

git clone https://gitee.com/Embedfire/ebf-buster-linux.git

2.安装必要环境工具库

sudo apt install make gcc-arm-linux-gnueabihf gcc bison flex libssl-dev dpkg-dev lzop

3.一键编译内核

sudo ./make_deb.sh

4.获取编译出来的内核相关文件

/home/pi/build

内核模块头文件

- #include ：包含内核模块信息声明的相关函数
- #include ：包含了 module_init()和 module_exit()函数的声明
-  #include ：包含内核提供的各种函数，如printk

内核模块打印函数

• printf：glibc实现的打印函数，工作于用户空间

• printk：内核模块无法使用glibc库函数，内核自身实现的一个类printf函数，但是需要指定打印等级。

  - #define KERN_EMERG 	"<0>" 通常是系统崩溃前的信息
  - #define KERN_ALERT          "<1>" 需要立即处理的消息
  - #define KERN_CRIT             "<2>" 严重情况
  - #define KERN_ERR              "<3>" 错误情况
  - #define KERN_WARNING   "<4>" 有问题的情况
  - #define KERN_NOTICE       "<5>" 注意信息
  - #define KERN_INFO            "<6>" 普通消息
  - #define KERN_DEBUG        "<7>" 调试信息
  

查看当前系统printk打印等级：cat /proc/sys/kernel/printk

• 当前控制台日志级别
• 默认消息日志级别
• 最小的控制台级别
• 默认控制台日志级别

打印内核所有打印信息：dmesg

• 内核log缓冲区大小有限制，缓冲区数据可能被冲掉

Makefile分析

• KERNEL_DIR：指向linux内核具体路径

• export：导出变量给子Makefile使用

• obj-m := <模块名>.o：定义要生成的模块

• $(MAKE)：Makefile的默认变量，值为make

• 选项”-C”：让make工具跳转到linux内核目录下读取顶层Makefile

• M=：表示内核模块源码目录

• $(CURDIR)：Makefile默认变量，值为当前目录所在路径

• make modules：执行Linux顶层Makefile的伪目标，它实现内核模块的源码读取并编译为.ko文件

编译内核模块

make

把生成的内核模块拷贝到nfs共享目录

make copy

开发板加载内核模块

insmod xxx.ko

内核模块实验2

mobaxterm设置窗口行数、列数

Linux终端窗口

• 查询终端窗口的行列数：stty size
• 设置终端窗口列数：stty cols xx
• 设置终端窗口行数：stty rows xx

mobaxterm窗口

• 右击会话窗口，选择“edit session ”->“Terminal settings”->“Terminial font settings”->“Terminal size”

模块参数

根据不同应用场合给内核模块传递不同参数，提高内核模块灵活性

• 定义一个常见变量
• 使用module_param宏把传参值赋给变量

module_param(name, type, perm)

• name：参数名
• type：参数类型，如int、byte、bool、charp…
• perm：读写权限
  • 不允许设置可执行权限
  • 在“/sys/module/模块名/parameters”目录下，会生成该参数对应的文件名

符号共享

内核模块可以共享导出的符号表

• 变量共享
• 函数共享

EXPORT_SYMBOL(sym)

• sym：变量名或者函数名

查看符号表

cat /proc/kallsyms | grep xxx

Makefile修改

• 有依赖关系的模块，放在一起进行编译
• clean伪目标增加清除共享文件夹指令

模块手动加载

• 加载时，必须先加载相关依赖模块
• 卸载时，顺序相反

模块自动加载

• 所有内核模块统一放到"/lib/modules/内核版本"目录下

  cp *.ko /lib/modules/内核版本
  

• 建立模块依赖关系：

  depmod -a 
  

• 查看模块依赖关系

  cat /lib/modules/内核版本/modules.dep
  

• 加载模块及其依赖模块

  modprobe xxx
  

• 卸载模块及其依赖模块

  modprobe -r xxx