Linux实验二：Linux 内核模块测试

一、实验目的

对Linux内核模块进行了解。

二、实验内容

创建一个内核模块，在加载和卸载模块时在内核中打印相关信息。

三、背景知识:

一、什么是内核模块？

内核模块是Linux内核向外部提供的一个插口，其全称为动态可加载内核模块（Loadable Kernel Module，LKM），我们简称为模块。Linux内核之所以提供模块机制，是因为它本身是一个单内核（monolithickernel）。单内核的最大优点是效率高，因为所有的内容都集成在一起，但其缺点是可扩展性和可维护性相对较差，模块机制就是为了弥补这一缺陷。

模块是具有独立功能的程序，它可以被单独编译，但不能独立运行。它在运行时被链接到内核作为内核的一部分在内核空间运行，这与运行在用户空间的进程是不同的。模块通常由一组函数和数据结构组成，用来实现一种文件系统、一个驱动程序或其他内核上层的功能。

总之，模块是一个为内核（从某种意义上来说，内核也是一个模块）或其他内核模块提供使用功能的代码块。

二、内核模块编写

编写内核模块时必须要有的两个函数 :
__init 和 __exit 是 Linux 内核的一个宏定义，使系统在初始化完成后释放该函数，并释放其所占内存。因此它的优点是显而易见的。建议在编写入口函数和出口函数时采用后面的方法。
还有，在内核编程时所用的库函数和在用户态下的是不一样的。如模块程序中使用的printk函数,对应于用户态下的printf函数，printk 是内核态信息打印函数，功能和printf类似但 printk还有信息打印级别。

加载模块和卸载模块：
1>module_init(hello_init)
a. 告诉内核你编写模块程序从那里开始执行。
b.module_init() 函数中的参数就是注册函数的函数名。
2>module_exit(hello_exit)
a. 告诉内核你编写模块程序从那里离开。

b.module_exit() 中的参数名就是卸载函数的函数名。

三、内核模块编译：

第一步：模块源代码,如果使用vi更好,直接wq保存退出即可!

第二步：写一个Makefile文件。

Makefile文件所做的工作是编译生成.o,.ko等模块相关文件!

四、实验步骤：

一、编写模块代码HelloWorld.c

二、编写Makefile文件

三、编译模块

四、加载卸载HelloWorld模块

五、查看模块信息

六、卸载HelloWorld模块

七、查看模块信息

五、实验演示：

进入Linux终端控制台，创建HelloWorld.c文件，可用vi HelloWorld.c创建并编写内容。

// HelloWorld.c：

图2-1 模块HelloWorld代码

创建Makefile文件(注意文件名大小写区分)

图2-2模块HelloWorld的Makefile配置文件

注意：

“make –C/lib ......”语句

make语句前面的空格为制表符（按tab键），-C 中的C为大写，不能为小写

保存好后在终端当前目录执行make操作进行编译，如下图：

图2-3对模块HelloWorld执行make操作

编译好后会生成许多文件：

图2-4模块HelloWorld编译后的内容

最后对模块进行加载和卸载测试：

终端在当前目录下，输入命令 insmod ./HelloWorld.ko；

输入命令 lsmod，能找到名为HelloWorld 的模块，说明模块已经加载；

图2-5模块HelloWorld已经加载到内核

输入命令 dmesg，查看最后一行，会有模块加载时调用的函数输出；

输入命令 rmmod HelloWorld ，卸载模块（注意与加载时不同），然后输入lsmod，已经找不到HelloWorld模块，说明模块已经卸载；

输入命令 dmesg，查看模块卸载是调用的函数输出。

图2-6模块HelloWorld加载以及卸载时内核模块的记录

六、实验小结：

lMakefile 是一种脚本，这种脚本主要是用于多文件的编译

lmake 程序可以维护具有相互依赖性的源文件，但某些文件发生改变时，它能自动识别出，并只对相应文件进行自动编译。

上述简单例子中的Makefile文件的内容为：obj-m:=helloworld.o,在这我要提醒大家,在网上有许多种Makefile文件的写法,但都太麻烦了,如果写的是内核模块,obj-m:=*.o足矣(*是你的模块文件名,比如上面的hellworld.c文件).之后使用

make -Wall -C /lib/modules/`uname -r`/build M=`pwd`modules

命令生成helloworld.o,helloworld.ko等文件,有的人直接使用

make -C /lib/modules/`uname -r`/build M=`pwd` modules

中间省略了-Wall,Wall可以看成 W+all,而W代表Warning,所以使用 -Wall 即是显示所有警告!

l加载模块命令：insmod helloworld.ko

l卸载模块命令：rmmod helloworld.ko

查看模块信息：dmesg