在linux中 应用程序如何调用模块内的函数

在linux中 应用程序如何调用模块内的函数

分类： 工作记录 2005-02-20 17:19 1495人阅读 评论(3) 收藏 举报

linux 数据结构 module struct 通讯 bbs

在bbs上发了个如题所示的大土帖，结果没一个回复，哎，真丢人~~~，蒙师兄指点，才初步搞清楚linux模块函数的调用机制：


首先，应用程序是无法直接访问模块中的函数的（即使是你自编自挂的模块－－实际上它也是内核模块），用户空间与内核空间之间只有通过一些特定的系统函数来进行通讯（如什么user_to_kernel），而绝对不可能通过“直接调用模块里的函数”这种形式来通讯。


那么，所编写的模块里的函数怎么才能被执行？由谁调用？其实答案很简单，它们是由内核来调用的，注意，是由内核来调用的。比如 init_module() 和  cleanup_module() 函数，分别是在挂载模块（insmod）和卸载模块（rmmod）的时候，内核根据命令参数来调用此两个函数的，它们分别负责模块的初始化及后处理。


很自然的，下一个疑问接踵而至，－－模块里的其他函数如何被调用？比如我写的模块中除了 init_module() 和  cleanup_module() 函数外，还写了一个 hello_world() 函数，简单的输出“hello world”到控制台，好，接下来就是这次分析的关键，前面我们强调了模块中的函数是由内核来调用的，除此之外没有别的机会使它被执行到。那如果我们的 hello_world() 函数不能被内核调用，这不就意味着它永远也不可能被执行到吗？确实是这样，换句话说，在这种情况下它就是一段垃圾代码，永无见天日之时。怎么样才能使我们的 hello_world() 函数被执行？显然，关键在于让内核认识它，即内核能找到它。那么，怎样才能使内核找到这个函数？再进一步的问题是，内核为什么要去找这个函数？


第一问的答案是，内核通过系统中特定的数据结构来找到函数的，当然，这意味着在你的模块程序中，仅仅写上 hello_world() 函数的代码是不够的，还应该再做几步工作：

a，首先，系统中的各类数据结构那么多，要使用哪个呢？这由你这个模块的注册性质决定，譬如你的模块是一个USB设备驱动模块，那么你就需要填写usb设备驱动程序的数据结构（通常数据结构都是结构体(struct)的形式）
struct usb_driver{第一项；第二项；第三项；.......}
这里的各项有些是字符串，有些是函数指针，具体请查资料。

b，把 hello_world() 的函数指针放进一个数据结构中。我们还是接着举usb设备驱动程序模块的例子吧，在它的数据结构usb_driver{}中，选一个恰好是函数指针的项，把 hello_world() 函数的指针放进去（通过函数名），再填满这个数据结构的其他部分（不想填的话就空着吧:P，用分号分隔即可）。

c，填完之后，回到第一问中，怎样使内核能够找到这个 hello_world() 函数？回头想想，当我们填完了数据结构，也就决定了我们所编的模块的性质，在此例中它是作为一个usb设备驱动模块，但是要让内核知道它的性质，还得通过执行usb设备驱动程序的系统注册函数 usb_register(struct usb_struct *drv)，向内核注册这个模块以及这个填好的数据结构。注意到了吧，注册函数的参数就是我们前面所填写的usb设备驱动模块的数据结构，也就是说，执行了这个注册函数之后，内核里就认识了这个模块，并且得到了 hello_world() 函数的指针！哈哈，这就为我们的 hello_world() 函数找到了生存的意义－－它有可能被执行了！（偶觉得，程序生存的意义就在于被执行，就跟偶们生存的意义在于编程序一样:P）

d，还得补充一下，usb_register(struct usb_struct *drv) 函数必须被放在 init_module() 中，因为在注册这个决定模块性质的数据结构之前（短语太长，可约为“这个数据结构”），模块中可以被直接执行到的函数只有 init_module() 和 cleanup_module() 两个，如果不把握这个机会赶紧注册数据结构的话，那我们的 hello_world() 函数又要永不见天日了:(。


现在来看第二问，内核为什么要去找这个函数？还是用usb设备驱动模块来解释，其他类型的模块偶不了解，还请大虾们补充。对于usb设备驱动模块，内核找这个函数的原因当然是，用户程序对usb设备进行了某种操作，而这种操作需要usb设备驱动程序的函数来进行实现。我们前面的工作中已将这个usb设备驱动模块的数据结构注册进内核数据结构链表，内核根据我们这个模块对应的数据结构usb_driver的各项定义，找到对应用户要求的那个操作的那个函数。假设我们把 hello_world() 函数的指针放在usb_driver的 write() 选项中，那么当用户对usb设备进行写操作的时候，就调用了 hello_world() 函数，控制台屏幕上会打出“hello world ”，其他什么操作都没有，哈哈，一定很有趣。(这里我们假设此usb设备的驱动程序正好是我们编的那个）

自己的一点心得，大部分是凭空想像的，错误之处一定数不胜数，还请各位大虾费心批评指教！