（四）Linux內核模塊化編程

- - - （一）模塊化編程簡介
    - （二）安裝卸載模塊命令.
    - （三）將自定義功能添加到內核三種方法
    - - （1）修改Kconfig和Makefile
        （2）直接修改功能對應目錄下的Makefile文件
        （3）在內核目錄中，將功能編譯成模塊文件，后期加載到內核中
    - （四）模塊文件模板
    - （五）單模塊編程
    - （六）多模塊編程
    - - （1）多個模塊編譯成多個.ko文件
        （2）多個模塊編譯成一個.ko文件
    - （七）向模塊傳參

（一）模塊化編程簡介

Linux 內核整體結構已經很龐大，包含了很多的組件，而對于我們工程師而言，有兩種方法，將需要的功能包含進內核當中。

一：將所有的功能都編譯進 Linux 內核。
二：將需要的功能編譯成模塊，在需要的時候動態地添加。

我們在開發測試時常選擇第二種方式，原因是程序反復修改，不適合直接編譯到內核。模塊起到約束作用，意味著內核中所有的模塊化程序均要遵循統一規則，否則無法添加到內核。

（二）安裝卸載模塊命令.

命令	解釋
insmod	將模塊添加進內核
rmmod	將模塊從內核卸載
lsmod	查看已安裝到內核的模塊
modprobe	載入指定的個別模塊，或是載入一組相依賴的模塊。 modprobe 會根據 depmod 所產生的依賴關系，決定要載入哪些模塊。若在載入過程中發生錯誤，在 modprobe 會卸載整組的模塊。依賴關系是通過讀取 /lib/modules/2.6.xx/modules.dep 得到的。而該文件是通過depmod 所建立。
modinfo	查看模塊信息。使用方法：modinfo XXX.ko
tree –a	查看當前目錄的整個樹結構

（三）將自定義功能添加到內核三種方法

（1）修改Kconfig和Makefile

通過修改內核的配置文件
Kconfig：在Kconfig文件中將自定義功能添加到選項菜單中，用來進行是否將功能添加到內核的選項功能的配置，Y標識編譯到內核M標識編譯為模塊文件N標識不對功能做任何操作

config TINY4412_HELLO_MODULE    //配置選項名tristate "Tiny4412 module sample"   //在菜單中顯示的名稱//tristate ：三態，Y,M,N,此位置或者為bool雙態，Y，Ndepends on ARCH_EXYNOS4         //依賴的處理架構help                            //提示相關的信息Tiny4412 module sample.

我們在linux-3.5/drivers/char的Kconfig中加入上面的代碼：

執行：

make menuconfig
//需要在頂級目錄執行
//若無法打開需要安裝庫  apt install ncurses-dev

在界面里多出了一項：

這里僅僅是添加了編譯選項，還需要在對應的Makefile文件進行修改
兩個文件必須同時修改才能達到將功能添加到內核的操作
進入到linux-3.5/drivers/char執行

vim  Makefile

經過上面的kcofig和Makefile修改，我們在頂級目錄下執行make -j8 就可以編譯內核，然后下載到開發板查看現象了

（2）直接修改功能對應目錄下的Makefile文件

具體的修改和前面方法類似，不做過多介紹

obj-y		+= mem.o random.o
obj-$(CONFIG_TTY_PRINTK)	+= ttyprintk.o
obj-$(CONFIG_TTY_PRINTK)：選項名稱
obj-y：y標識yes 直接選中編譯到內核，無需在Kconfig中進行功能選項配置
obj-m：直接編譯成模塊文件，Linux中模塊文件編譯后以.ko結尾

（3）在內核目錄中，將功能編譯成模塊文件，后期加載到內核中

將模塊加載到內核的方法

insmod xxx.ko

查看模塊使用情況：

lsmod xxx.ko

將模塊從內核卸載：

rmmod xxx.ko

可以在任意目錄下對模塊文件進行編譯，而不局限內核目錄
關于模塊文件的編寫，我們在下面進行詳細的講解。

（四）模塊文件模板

1.模塊文件模板（module.c）

static int __init XXX_init(void)//模塊加載函數
{
//這里面做一些初始化工作
return 0;
}
static void __exit XXX_exit(void)//模塊卸載函數
{ 
//這里面做一些模塊卸載相關的工作
}
moudle_init(XXX_init); // 當執行#insmod 時調用，可以看作模塊的入口
moudle_exit(XXX_exit); // 執行#rmmod 時調用，完成模塊注銷操作//必須有
MODULE_LICENSE("GPL");//模塊的開源許可協議 // 模塊的聲明（非必須）
MODULE_AUTHOR // 聲明作者
MODULE_DESCRIPTION // 對模塊簡單的描述
MODULE_VERSION // 聲明模塊的版本
MODULE_ALIAS // 模塊的別名
MODULE_DEVICE_TABLE // 告訴用戶空間這個模塊所支持的設備

模塊的卸載函數和模塊加載函數實現相反的功能，主要包括：
1）若模塊加載函數注冊了 XXX，則模塊卸載函數注銷 XXX
2）若模塊加載函數動態分配了內存，則模塊卸載函數釋放這些內存
3）若模塊加載函數申請了硬件資源，則模塊卸載函數釋放這些硬件資源
4）若模塊加載函數開啟了硬件資源，則模塊卸載函數一定要關閉這些資源

2.Makefile模板文件

CFLAG=-C
TARGET=cdev #你自己的模塊文件名
KERNEL=/driver/linux-3.5 #linux內核頂級目錄路徑
obj-m +=$(TARGET).o 
all:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)
clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) clean

（五）單模塊編程

單模塊即一個模塊編譯成一個.ko文件
例子：
tiny_hello_module.c

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
//加載函數入口
static int __init Test_module_init(void)
{printk("歡迎撬開內核驅動編程的大門\n");return 0;
}
//卸載函數入口
static void  __exit Test_module_cleanup(void)
{printk("很機智，知難而退\n");
}
module_init(Test_module_init);
module_exit(Test_module_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");//如果不準尋GPL協議會報污染內核
/*
MODULE_AUTHOR // 聲明作者
MODULE_DESCRIPTION // 對模塊簡單的描述
MODULE_VERSION // 聲明模塊的版本
MODULE_ALIAS // 模塊的別名
MODULE_DEVICE_TABLE // 告訴用戶空間這個模塊所支持的設備
*/

Makefile

CFLAG=-C
TARGET=tiny_hello_module
KERNEL=/driver/linux-3.5
obj-m += $(TARGET).o
all:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)
clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) clean

執行make后，會生成.ko模塊文件

make

（六）多模塊編程

多模塊即多個模塊.c編譯成多個.ko文件，一般這種情況下存在模塊之間的功能調用，如模塊1調用了模塊2中的功能函數。
內核模塊之間要進行功能調用，需要借助接口EXPORT_SYMBOL(被調用函數名) 對被調用函數進行聲明。
多模塊加載順序：

先加載被調用功能所在的模塊到內核，再加載調用功能的模塊到內核，卸載的順序相反

（1）多個模塊編譯成多個.ko文件

模塊1:

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
void print()
{printk("this is a module test\n");
}
EXPORT_SYMBOL(print);
//加載函數入口
static int __init Test_module_init(void)
{printk("歡迎撬開驅動大門\n");print();return 0;
}
//卸載函數入口
static void  __exit Test_module_cleanup(void)
{printk("知難而退,聰明\n");
}
module_init(Test_module_init);
module_exit(Test_module_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");//如果不準尋GPL協議會報污染內核

模塊2：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
extern void print();
//加載函數入口
static int __init Test_module_init(void)
{print();printk("歡迎撬開內核驅動編程的大門\n");return 0;
}
//卸載函數入口
static void  __exit Test_module_cleanup(void)
{printk("很機智，知難而退\n");
}
module_init(Test_module_init);
module_exit(Test_module_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");//如果不遵循GPL協議會報污染內核

Makefile

CFLAG=-C
TARGET=tiny_hello_module
TARGET1=test_hello_module
KERNEL=/driver/linux-3.5
obj-m += $(TARGET).o $(TARGET1).o
all:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)
clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) clean

（2）多個模塊編譯成一個.ko文件

被加載功能：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
void print()
{
printk("this is a module test\n");
}
EXPORT_SYMBOL(print);

加載功能的模塊

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
extern void print();
//加載函數入口
static int __init Test_module_init(void)
{print();printk("歡迎撬開內核驅動編程的大門\n");return 0;
}
//卸載函數入口
static void  __exit Test_module_cleanup(void)
{printk("很機智，知難而退\n");
}
module_init(Test_module_init);
module_exit(Test_module_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");//如果不準尋GPL協議會報污染內核

Makefile

CFLAG=-C
TARGET=tiny_hello_module
TARGET1=test_hello_module
KERNEL=/driver/linux-3.5
obj-m += test.o
test-objs += $(TARGET).o $(TARGET1).o
all:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)
clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) clean

（七）向模塊傳參

普通變量：

module_param(變量名, 變量的類型, 權限)
語法：module_param(變量名，變量類型，變量的訪問權限) 
變量的訪問權限：變量在文件系統以一個文件形式呈現，這個文件權限屬性就是“變量的訪問權限”。
變量傳遞參數：insmod xx.ko 變量名=值

type支持的基本類型有:
bool :布爾類型
invbool:顛倒了值的bool類型;
charp :字符指針類型,內存為用戶提供的字符串分配;(char )
int :整型
long :長整型
short :短整型
uint :無符號整型（unsigned int）
ulong :無符號長整型（unsigned long）
ushort :無符號短整型（unsignedshort）
指針類只能char,對應名字 charp .
example：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
int num=0;
module_param(num,int,0);
//加載函數入口
static int __init Test_module_init(void)
{
int i=0;
for(i=0;i<num;i++)printk("歡迎撬開內核驅動編程的大門\n");return 0;
}
//卸載函數入口
static void  __exit Test_module_cleanup(void)
{printk("很機智，知難而退\n");
}
module_init(Test_module_init);
module_exit(Test_module_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");//如果不準尋GPL協議會報污染內核

Makefile

CFLAG=-C
TARGET=tiny_hello_module
KERNEL=/driver/linux-3.5
obj-m +=$(TARGET).o
all:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)
clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) clean

[root@ubuntu:/home]#insmod tiny_hello_module.ko num=5

數組變量：

對于數組類型變量使用module_param_array。
語法：module_param_array(數組名，數組元素類型，&用來保存傳遞數組袁術個數的變量，變量的訪問權限)num 是一個 char ,int,long 或uchar,uint,ulong類型的變量，用于保存傳遞給數組的元素個數。
數組傳遞參數： insmod xx.ko 數組名=元素0,元素1,元素2,  ……