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深入學(xué)習(xí)Linux：快速掌握模塊開發(fā)技巧
成都創(chuàng)新互聯(lián)公司從2013年創(chuàng)立，是專業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)公司，擁有項(xiàng)目成都網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站設(shè)計(jì)網(wǎng)站策劃，項(xiàng)目實(shí)施與項(xiàng)目整合能力。我們以讓每一個夢想脫穎而出為使命，1280元西雙版納做網(wǎng)站,已為上家服務(wù),為西雙版納各地企業(yè)和個人服務(wù),聯(lián)系電話:028-86922220
隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，Linux已成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的重要組成部分。Linux內(nèi)核是Linux操作系統(tǒng)的核心，開發(fā)Linux內(nèi)核模塊是Linux系統(tǒng)開發(fā)人員的重要技能之一。在本篇文章中，我們將深入學(xué)習(xí)Linux內(nèi)核模塊開發(fā)技巧，幫助讀者快速掌握這項(xiàng)技能。
一、Linux內(nèi)核模塊簡介
相對于開發(fā)整個操作系統(tǒng)，開發(fā)內(nèi)核模塊可以更快速地實(shí)現(xiàn)需要的功能。內(nèi)核模塊是一段可裝載的代碼，它可以在系統(tǒng)運(yùn)行時被直接加載到內(nèi)核中，與現(xiàn)有內(nèi)核代碼協(xié)同工作。內(nèi)核模塊通?？梢栽鰪?qiáng)或改進(jìn)Linux系統(tǒng)的某些方面，例如添加新的驅(qū)動程序或文件系統(tǒng)。
內(nèi)核模塊通?；贚inux內(nèi)核源代碼進(jìn)行開發(fā)。Linux內(nèi)核源代碼是開放源代碼軟件的典型例子，用戶可以自由地訪問、修改和再分發(fā)源代碼。許多公司和組織都有為Linux內(nèi)核編寫和維護(hù)內(nèi)核代碼的開發(fā)人員。因此，在學(xué)習(xí)內(nèi)核模塊開發(fā)技術(shù)時務(wù)必要掌握Linux內(nèi)核源代碼的基礎(chǔ)知識。
二、Linux內(nèi)核模塊開發(fā)過程
Linux內(nèi)核模塊開發(fā)主要包括編寫內(nèi)核模塊、編譯并連接內(nèi)核模塊以及部署內(nèi)核模塊。
要編寫內(nèi)核模塊，需要創(chuàng)建一個包含模塊初始化和模塊卸載函數(shù)的C文件。模塊初始化函數(shù)將在模塊被加載到內(nèi)核時運(yùn)行，而模塊卸載函數(shù)將在模塊被卸載時運(yùn)行。接下來，我們需要編寫一些代碼來實(shí)現(xiàn)我們需要的內(nèi)核功能。
一旦內(nèi)核模塊代碼被編寫完成，我們需要將代碼編譯為可裝載模塊。為了完成此操作，我們需要使用Linux內(nèi)核源代碼中的特定makefile文件。makefile文件指定了在Linux內(nèi)核中構(gòu)建和鏈接內(nèi)核模塊所需的所有信息。
我們需要使用inod命令將模塊加載到內(nèi)核中。如果模塊正在運(yùn)行，并且我們需要將其卸載，則可以使用rmmod命令卸載模塊。
三、深入了解Linux內(nèi)核模塊開發(fā)技巧
為了更深入地了解Linux內(nèi)核模塊開發(fā)技巧，我們需要掌握以下幾個關(guān)鍵概念：
1.內(nèi)核符號表
內(nèi)核符號表是一個映射內(nèi)核函數(shù)和全局變量名稱到其實(shí)際內(nèi)存地址的表。為了在源代碼中使用內(nèi)核API函數(shù)和全局變量，在編譯過程中需要鏈接到內(nèi)核符號表。
2.分配和釋放內(nèi)存
內(nèi)核模塊通常需要分配和釋放內(nèi)存，例如用于緩沖區(qū)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。在Linux內(nèi)核中，可以使用kmalloc和kfree函數(shù)來動態(tài)分配和釋放內(nèi)存。
3.設(shè)備文件
Linux設(shè)備文件是一種特殊類型的文件，通常用于向用戶空間公開內(nèi)核設(shè)備驅(qū)動程序。設(shè)備文件由三部分組成：主設(shè)備號、次設(shè)備號和文件操作函數(shù)。設(shè)備驅(qū)動程序的主要責(zé)任是實(shí)現(xiàn)文件操作函數(shù)。
四、結(jié)論
開發(fā)Linux內(nèi)核模塊需要具備深厚的編程技能和扎實(shí)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識。在掌握Linux內(nèi)核源代碼的基礎(chǔ)知識之后，掌握Linux內(nèi)核模塊開發(fā)技巧可以讓開發(fā)人員更快速、高效地實(shí)現(xiàn)需要的功能。本文中提到了內(nèi)核符號表、分配和釋放內(nèi)存、以及設(shè)備文件等關(guān)鍵概念，希望能夠幫助讀者快速掌握Linux內(nèi)核模塊開發(fā)技巧。
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如何編譯一個linux下的驅(qū)動模塊
linux下編譯運(yùn)行驅(qū)動族答
嵌入式linux下設(shè)備驅(qū)動的運(yùn)行和linux x86 pc下運(yùn)行設(shè)備驅(qū)動是類似的，由于手頭沒有嵌入式linux設(shè)備，先在vmware上的linux上學(xué)習(xí)驅(qū)動開發(fā)。
按照如下方法就可以成功編譯出hello world模塊驅(qū)動。
1、首先確定本機(jī)linux版本
怎么查看Linux的內(nèi)核kernel版本?
‘uname’是Linux/unix系統(tǒng)中用來查看系統(tǒng)信息的命令，適用于所有Linux發(fā)行版。配合使用’uname’參數(shù)可以查看當(dāng)前服務(wù)器內(nèi)核運(yùn)行的各個狀態(tài)。
#uname -a
Linux whh 3.5.0-19-generic #30-Ubuntu PTue Nov 13 17:49:53 UTC 2023 i686 i686 i686 GNU/Linux
只打印內(nèi)核版本，以及主要和次要版本：
#uname -r
3.5.0-19-generic
要打印系統(tǒng)的體系架構(gòu)類型，即的機(jī)器是32位還是64位，使用：
#uname -p
i686
/proc/version 文件也包含系統(tǒng)內(nèi)核信息:
# cat /proc/version
Linux version 3.5.0-19-generic(buildd@aatxe) (gcc version 4.7.2 (Ubuntu/Linaro 4.7.2-2ubuntu1) ) #30-UbuntuP Tue Nov 13 17:49:53 UTC 2023
發(fā)現(xiàn)自己的機(jī)器linux版本是：3.5.0-19-generic
2、下載裂喚機(jī)器內(nèi)核對應(yīng)linux源碼
到下面網(wǎng)站可以下載各個版本linux源碼
如我的機(jī)器3.5.0版本源碼下載地址為：
pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.5.tar.bz2
下載完后，找一個路徑解壓，如我解壓到/linux-3.5/
然后很重要的一步是：執(zhí)行命令uname -r，可以看到Ubuntu的版本信息是3.5.0-19-generic
。進(jìn)入linux源碼目錄，編輯Makefile，將EXTRAVERSION = 修改為EXTRAVERSION= -19-generic。
這些都是要配置源碼的版本號與系統(tǒng)版本號，如果源碼版本號和系統(tǒng)版本號不一致，在加載模塊的時候會出現(xiàn)如下錯誤：inod: error inserting ‘hello.ko’: -1 Invalid module format。
原因很明確：肆穗凱編譯時用的hello.ko的kenerl 不是我的pc的kenerl版本。
執(zhí)行命令cp /boot/config-3.5.0-19-generic ./config，覆蓋原有配置文件。
進(jìn)入linux源碼目錄，執(zhí)行make menuconfig配置內(nèi)核，執(zhí)行make編譯內(nèi)核。
3、寫一個最簡單的linux驅(qū)動代碼hello.c
/*======================================================================
Asimple kernel module: “hello world”
======================================================================*/
#include
#include
MODULE_LICENSE(“zeroboundaryBSD/GPL”);
static int hello_init(void)
{
printk(KERN_INFO”Hello World enter\n”);
return0;
}
static void hello_exit(void)
{
printk(KERN_INFO”Hello World exit\n “);
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_AUTHOR(“zeroboundary”);
MODULE_DESCRIPTION(“A simple HelloWorld Module”);
MODULE_ALIAS(“a simplestmodule”);
4、寫一個Makefile對源碼進(jìn)行編譯
KERN_DIR = /linux-3.5
all:
make-C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
clean:
make-C $(KERN_DIR) M=`pwd` clean
obj-m += hello.o
5、模塊加載卸載測試
inod hello.ko
rmmod hello.ko
然后dmesg|tail就可以看見結(jié)果了
最后，再次編譯驅(qū)動程序hello.c得到hello.ko。執(zhí)行inod ./hello.ko，即可正確insert模塊。
使用inod hello.ko 將該Module加入內(nèi)核中。在這里需要注意的是要用 su 命令切換到root用戶，否則會顯示如下的錯誤：inod: error inserting ‘hello.ko’: -1 Operation not permitted
內(nèi)核模塊版本信息的命令為modinfo hello.ko
通過lod命令可以查看驅(qū)動是否成功加載到內(nèi)核中
通過inod命令加載剛編譯成功的time.ko模塊后，似乎系統(tǒng)沒有反應(yīng)，也沒看到打印信息。而事實(shí)上，內(nèi)核模塊的打印信息一般不會打印在終端上。驅(qū)動的打印都在內(nèi)核日志中，我們可以使用dmesg命令查看內(nèi)核日志信息。dmesg|tail
可能還會遇到這種問題inod: error inserting ‘hello.ko’: -1 Invalid module format
用dmesg|tail查看內(nèi)核日志詳細(xì)錯誤
disagrees about version of symbolmodule_layout，詳細(xì)看這里。
在X86上我的辦法是：
make -C/usr/src/linux-headers-3.5.0-19-generic SUBDIRS=$PWD modules
比如你生成 XXX.ko
插入這轎搭個模塊是 sudo inod XXX.ko
刪除是祥寬 sudo rmmod XXX.ko
同時，可以通過 lod 查看系閉宴拿統(tǒng)內(nèi)核中已有模塊
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