Linux内核模块简单示例
一、内核模块简单框架
1、test.c
// 内核模块包含的头文件
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
// 模块说明
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Awendemo");
MODULE_DESCRIPTION("Test module");
MODULE_ALIAS("A simplest module");
// 模块初始化函数
static int __init test_init(void)
{
printk(KERN_INFO "Init！\n");
return 0;
}
// 模块清理函数
static void __exit test_exit(void)
{
printk(KERN_INFO "Exit！\n");
}
// 注册函数
module_init(test_init);
module_exit(test_exit);
2、对应的makefile
ifneq ($(KERNELRELEASE),) #模块名称与主文件test.o保持一致 MODULE_NAME := test #模块主文件test.c CORE_OBJS := test.o obj-m := $(CORE_OBJS) else PWD := $(shell pwd) KDIR := /usr/src/linux-headers-3.13.0-32-generic all: $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean: rm -rf *.mod.c *.mod.o *.ko *.o *.tmp_versions *.order *symvers endif
3、将makefile和test.c放到同一目录，编译源码，生成内核模块test.ko
4、tail -f /var/log/kern.log 查看内核输入的日志信息
5、insmod test.ko 加载内核，rmmod test.ko 卸载内核，执行结果如下图：
二、内核模块添加数据包过滤功能
1、根据Netfilter框架文档，添加钩子函数
// 内核模块包含头文件
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
// netfilter框架包含头文件
#include <linux/netfilter.h>
#include <linux/socket.h>
#include <linux/netfilter_ipv4.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/inet.h>
#include <net/ip.h>
#include <net/tcp.h>
// 模块说明
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Awendemo");
MODULE_DESCRIPTION("Netfilter module");
MODULE_ALIAS("A simplest module");
// 记录钩子函数的结构体
static struct nf_hook_ops nfhoin;
static struct nf_hook_ops nfhoout;
// 网络包接受截获函数
unsigned int filter_in(unsigned int hooknum,
struct sk_buff *skb,
const struct net_device *in,
const struct net_device *out,
int (*okfn)(struct sk_buff *))
{
struct iphdr *iph = NULL;
struct tcphdr *tcph = NULL;
struct udphdr *udph = NULL;
if(skb == NULL)
return NF_ACCEPT;
iph = ip_hdr(skb);
if(iph == NULL)
return NF_ACCEPT;
switch(iph->protocol)
{
case IPPROTO_TCP:
{
// 获取tcp头
tcph = (struct tcphdr *)(skb->data + (iph->ihl * 4));
if(tcph == NULL)
return NF_ACCEPT;
printk(KERN_INFO "TCP In Port [%u]-->[%u]\n", ntohs(tcph->source), ntohs(tcph->dest));
}
break;
case IPPROTO_UDP:
{
// 获取udp头
udph = (struct udphdr *)(skb->data + (iph->ihl * 4));
if(udph == NULL)
return NF_ACCEPT;
printk(KERN_INFO "UDP In Port [%u]-->[%u]\n", ntohs(udph->source), ntohs(udph->dest));
}
break;
case IPPROTO_ICMP:
{}
break;
}
return NF_ACCEPT;
}
// 网络包发送截获函数
unsigned int filter_out(unsigned int hooknum,
struct sk_buff *skb,
const struct net_device *in,
const struct net_device *out,
int (*okfn)(struct sk_buff *))
{
struct iphdr *iph = NULL;
struct tcphdr *tcph = NULL;
struct udphdr *udph = NULL;
if(skb == NULL)
return NF_ACCEPT;
iph = ip_hdr(skb);
if(iph == NULL)
return NF_ACCEPT;
switch(iph->protocol)
{
case IPPROTO_TCP:
{
tcph = (struct tcphdr *)(skb->data + (iph->ihl * 4));
if(tcph == NULL)
return NF_ACCEPT;
printk(KERN_INFO "TCP Out Port [%u]-->[%u]\n", ntohs(tcph->source), ntohs(tcph->dest));
}
break;
case IPPROTO_UDP:
{
udph = (struct udphdr *)(skb->data + (iph->ihl * 4));
if(udph == NULL)
return NF_ACCEPT;
printk(KERN_INFO "UDP Out Port [%u]-->[%u]\n", ntohs(udph->source), ntohs(udph->dest));
}
break;
case IPPROTO_ICMP:
{}
break;
}
return NF_ACCEPT;
}
// 模块初始化函数
static int __init filter_init(void)
{
printk(KERN_INFO "filter_init\n");
// 注册钩子函数
nfhoin.hook = filter_in;
nfhoin.hooknum = NF_INET_LOCAL_IN;
nfhoin.pf = PF_INET;
nfhoin.priority = NF_INET_LOCAL_IN;
if(nf_register_hook(&nfhoin) < 0)
{
printk(KERN_INFO "nf_register_hook nfhoin failed!\n");
}
nfhoout.hook = filter_out;
nfhoout.hooknum = NF_INET_LOCAL_OUT;
nfhoout.pf = PF_INET;
nfhoout.priority = NF_INET_LOCAL_OUT;
if(nf_register_hook(&nfhoout) < 0)
{
printk(KERN_INFO "nf_register_hook nfhoout failed!\n");
}
return 0;
}
// 模块清理函数
static void __exit filter_exit(void)
{
// 注销钩子函数
nf_unregister_hook(&nfhoin);
nf_unregister_hook(&nfhoout);
printk(KERN_INFO "filter_exit\n");
}
// 注册函数
module_init(filter_init);
module_exit(filter_exit);
其中：
NF_IP_LOCAL_IN和NF_IP_LOCAL_OUT：简单的讲就是表示对接受和发送数据包的拦截，根据钩子函数的返回状态来处理这个数据包，防火墙一般建立在这两个HOOK上。filter_in和filter_out就是对应的钩子函数，他们的返回值意义如下：
NF_DROP 丢弃该数据包
NF_ACCEPT 保留该数据包
NF_STOLEN 忘掉该数据包
NF_QUEUE 将该数据包插入队列，通常交给用户处理
NF_REPEAT 再次调用该hook函数
2、编译模块加载模块信息，log信息如下图：
三、内核模块的一些说明
1、makefile
在如上makefile中，需要编译的C文件添加到“INCLUE_OBJS :=” 后面。同时，为了解决内核不匹配的问题，uname –r察看当前运行的内核版本，在“KDIR :=”后添加对应的路径。
ifneq ($(KERNELRELEASE),) #模块名称与主文件test.o保持一致 MODULE_NAME := test #模块主文件test.c CORE_OBJS := test.o #添加包含的C文件 file1.o file2.o INCLUE_OBJS := file1.o file2.o $(MODULE_NAME)-objs := $(CORE_OBJS) $(INCLUE_OBJS) obj-m := $(CORE_OBJS) else PWD := $(shell pwd) KDIR := /usr/src/linux-headers-3.13.0-32-generic all: $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean: rm -rf *.mod.c *.mod.o *.ko *.o *.tmp_versions *.order *symvers endif
2、操作
加载：insmod（insmod xxx.ko）
卸载：rmmod （rmmod xxx）
查看：lsmod
3、许可声明
MODULE_LICENSE("GPL"); （必须有，否则insmod驱动时将不能与/proc/kallsyms中的符号正常连接）
MODULE_DESCRIPTION("xx");模块描述（可选）
MODULE_VERSION("xx");模块版本（可选）
MODULE_ALIAS("xx");模块别名（可选）
4、内核打印
printfk对应8个优先级：
KERN_EMERG "<0>"
KERN_ALERT "<1>"
KERN_CRIT "<2>"
KERN_ERR "<3>"
KERN_WARNING "<4>"
KERN_NOTICE "<5>"
KERN_INFO "<6>"
KERN_DEBUG "<7>"
优先级越高数字越小，如果没有设优先级，那默认优先级是4。
/proc/sys/kernel/printk，该文件可以调节printk的输出等级，文件中有四个数字值，分别为：
控制台日志级别：优先级高于该值的消息将被打印至控制台；
默认的消息日志级别：用该优先级来打印未定义优先级的消息；
最低的控制台日志级别：控制台日志界别可被设置的最小值；
默认的控制台日志级别：控制台日志级别的默认值。
printfk输出可使用shell命令dmesg查看，任何级别的打印信息都可以在 /var/log/kern.log中查看，对于不同的linux版本可能有所不同，我是使用的ubuntu 14.04 LTS。
信息不是很全面，希望大家多多纠正！