[toc] --- ## 前言 * 以野火i.M 6U為例 ## 2. 核心模組 本章節筆記主要理解核心模組程式碼框架和原理，分析一個簡單的核心模組例子。 需要明確的是**模組**和**驅動**是兩回事。 ### 2.1 核心模組概念 #### 2.1.1 核心 核心，是一個作業系統的核心。是基於硬體的第一層軟體擴充，提供作業系統的最基本的功能， 是作業系統工作的基礎，決定著整個作業系統的效能和穩定性。 核心按照體系結構分為：**微核心**和**巨集核心**。 * 參考圖： #### 2.1.2 核心模組機制的引入 提高系統靈活性，在除錯驅動的時候不需要重新編譯核心，也不需要重新啟動核心，只需要插入需要除錯的驅動即可。 核心模組的特點： * 模組本身不被編譯入核心映像，這控制了核心的大小。 * 模組一旦被載入，它就和核心中的其它部分完全一樣。 ### 2.2 核心模組 核心模組編譯後會得到一個 **.ko** 的 **ELF** 檔案。（***ELF 檔案可以百度一下，也可以參考野火的核心模組章節***。） **ELF** 檔案：這類檔案包含了程式碼和資料，可以被用來連結成可執行檔案或共享目標檔案，靜態連結庫也可以歸為這一類。 #### 2.2.1 核心模組參考例程 必須內容可分為以下幾點： * **入口函式**：當通過insmod或modprobe命令載入核心模組時，模組的載入函式就會自動被核心執行，完成本模組相關的初始化工作。 * **出口函式**：執行rmmod命令解除安裝模組時，模組解除安裝函式就會自動被核心自動執行，完成相關清理工作。 * **協議**：許可證宣告描述核心模組的許可許可權，如果模組不宣告，模組被載入時，將會有核心被汙染的警告。 非必須內容： * **模組引數**：模組引數是模組被載入時，可以傳值給模組中的引數。 * **模組匯出符號**： 模組可以匯出準備好的變數或函式作為符號，以便其他核心模組呼叫。 * **模組的其他相關資訊**： 可以宣告模組作者等資訊。 **hello_module.c** ```c /** @file hello_module.c * @brief 簡要說明 * @details 詳細說明 * @author lzm * @date 2021-02-21 18:08:07 * @version v1.0 * @copyright Copyright By lizhuming, All Rights Reserved * ********************************************************** * @LOG 修改日誌: ********************************************************** */ #include #include #include // 入口函式：安裝驅動時呼叫的函式 static int __init hello_init(void) { printk(KERN_EMERG "[ KERN_EMERG ] Hello Module Init\n"); printk( "[ default ] Hello Module Init\n"); return 0; } // 出口函式：解除安裝驅動時呼叫的函式 static void __exit hello_exit(void) { printk("[ default ] Hello Module Exit\n"); } module_init(hello_init); module_exit(hello_exit); //MODULE_LICENSE("GPL2"); MODULE_AUTHOR("embedfire "); MODULE_DESCRIPTION("hello world module"); MODULE_ALIAS("test_module"); ``` #### 2.2.2 核心模組命令 **insmod**：插入模組：**`insmod+模組完整路徑`**。 **modprobe**：插入模組，**insmod**具備同樣的功能，同樣可以將模組載入到核心中，除此以外**modprobe**還能檢查模組之間的依賴關係， 並且按照順序載入這些依賴，可以理解為按照順序多次執行**insmod**。 **depmod**：建立模組依賴檔案。**modprobe**是怎麼知道一個給定模組所依賴的其他的模組呢？在這個過程中，**depmod**起到了決定性作用，當執行**modprobe**時， 它會在模組的安裝目錄下搜尋**module.dep**檔案，這是**depmod**建立的模組依賴關係的檔案。 **rmmod**：刪除模組：**`insmod+模組名稱`**。 **lsmod**：檢視所有模組。 **modinfo**：顯示模組中的幾個巨集的定義。如協議、作者等等。 #### 2.2.3 系統自動載入模組 ** 讓系統自動載入模組需要用到命令**depmod和modprobe**。 首先需要將我們想要自動載入的模組統一放到 **/lib/modules/核心版本** 目錄下，核心版本使用 **`uname -r`** 查詢； 其次使用**depmod**建立模組之間的依賴關係，命令 **`depmod -a`** ； 這個時候我們就可以在**modules.dep**中看到模組依賴關係，可以使用如下命令檢視： ```sh cat /lib/modules/核心版本/modules.dep | grep calculation ``` 最後在/etc/modules加上我們自己的模組。 * 注意在該配置檔案中，模組不寫成.ko形式代表該模組與核心緊耦合，有些是系統必須要跟核心緊耦合，比如mm子系統， 一般寫成.ko形式比較好，如果出現錯誤不會導致核心出現panic錯誤，如果整合到核心，出錯了就會出現panic。 然後重啟開發板，使用命令**lsmod**即可檢視我們的模組開機就被載入到核心了。 #### 2.2.4 匯出符號 實際上，符號指的就是核心模組中使用 **EXPORT_SYMBOL** 宣告的函式和變數。當模組被裝入核心後，它所匯出的符號都會記錄在公共核心符號表中。可供給其它模組使用。 匯出方法： * 符號必須在模組檔案的全域性部分匯出，不能在函式中使用。 * \_GPL使得匯出的模組只能被GPL許可的模組使用。 * 編譯我們的模組時，這兩個巨集會被拓展為一個特殊變數的宣告，存放在ELF檔案中。 具體也就是存放在ELF檔案的符號表中： * **st_name**： 是符號名稱在符號名稱字串表中的索引值； * **st_value**： 是符號所在的記憶體地址； * **st_size**： 是符號大小； * **st_info**： 是符號型別和繫結資訊； * **st_shndx**： 表示符號所在section。 ```c EXPORT_SYMBOL(name) EXPORT_SYMBOL_GPL(name) // name為要匯出的標誌 ``` 呼叫方法(*例子*)： ```c extern int name; ``` #### 2.2.5 模組引數 **模組引數**：模組引數是模組被載入時，可以傳值給模組中的引數。 Linux核心提供一個巨集來實現模組的引數傳遞： ```c #define module_param(name, type, perm) module_param_named(name, name, type, perm) #define module_param_array(name, type, nump, perm) module_param_array_named(name, name, type, nump, perm) ``` * **name**： 我們定義的變數名； * **type**：引數的型別，目前核心支援的引數型別有byte，short，ushort，int，uint，long，ulong，charp，bool，invbool。其中charp表示的是字元指標，bool是布林型別，其值只能為0或者是1；invbool是反布林型別，其值也是隻能取0或者是1，但是true值表示0，false表示1。變數是char型別時，傳參只能是byte，char * 時只能是charp。 * **perm**：表示的是該檔案的許可權，具體引數值見下表： | 對應使用者 | 字元 | 說明 | | :-: | :-: | :-: | | 當前使用者 | S_IRUSR | 使用者具有讀許可權 | | 當前使用者 | S_IWUSR | 使用者具有寫許可權 | | 當前使用者組 | S_IRGRP | 當前使用者組的其它使用者擁有讀許可權 | | 當前使用者組 | S_IWGRP | 當前使用者組的其它使用者擁有寫許可權 | | 其它使用者 | S_IROTH | 其它使用者具有讀許可權 | | 其它使用者 | S_IWOTH | 其它使用者具有寫許可權 | 模組引數使用示例 模組原始碼： ```c static int nameA=0; module_param(nameA,int,0); static bool nameB=0; module_param(nameB,bool,0644); ``` 載入模組後，會在路徑 **/sys/module/模組名/parameters** 下存在以模組引數為名的檔案。（*注：若檔案許可權為0，則無法檢視該檔案，也不會顯示在該路徑*） ## 參考 * [李柱明部落格園](https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/14551899.html) *