【9】linux模块编程

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,Linux,模块编程,1,主要内容,1,Linux,内核模块机制介绍,2,内核编程,2,微内核与单内核,Linux,的模块机制,Linux,内核模块机制介绍,1,3,先来区分进程的两种运行模式：,用户模式,(user mode),运行在用户空间，实现用户的功能,内核模式,(kernel mode,运行在内核空间

2、，一般是实现系统相关的功能。,进程在自己空间中实现用户功能时，如果想使用系统功能，必须将运行级别从用户态提升到核心态才能访问内核空间，实现相关操作。这个过程是通过系统调用实现的，,而用户态切换到核心态过程不可避免的存在一定开销,。,4,1.,两种体系结构下的内核,微内核,（,Micro kernel,）,最常用的功能模块被设计成内核模式运行的一个或一组进程，通常只包含进程调度、内存管理和进程间通信几个基本功能。,其他功能,都作为单独的进程,在用户模式下运行,，通过信号量、邮箱等信息传递方式进行通信。,灵活、易于移植。,进程间通信开销大，速度相对较慢。,单内核,（,Monolithic kern

3、el,，有时也叫宏内核,Macro kernel,）,内核一般做为一个大进程存在，内部各功能模块可直接调用彼此的函数。,因为都在内核空间，没有切换开销，效率上有一定优势。,可扩展性和可维护性比较差。,5,2.Linux,的模块机制,Linux,操作系统内核是单内核，速度和性能都很高，问题在于如何提高可扩展性和可维护性？,模块,(Module),机制,用户可以根据需要，在不需要对内核重新编译的情况下，可以将,模块动态地载入或移出内核,。,6,模块的编写,模块的编译,模块的安装与使用,2,模块编程,7,内核模式下编程的一些限制：,不能使用用户模式下的,C,标准库，因为内核模式下不存在,libc,库

4、，也就没有这些用户函数供调用。,不能使用浮点运算，因为,linux,内核切换模式时不保存处理器的浮点状态。,不要让内核程序进行长时间等待，因为,linux,内核是非抢占的。,尽可能保持代码的清洁易懂，因为内核调试不方便，简洁的代码能减少并方便后期调试。,8,1.,模块的编写,一个模块一般包含如下几部分,许可证声明,模块初始化和退出函数声明,初始化和退出函数,普通函数,模块导出符号表,其他操作,9,关于模块导出符号表,只有模块中导出的内核函数才可以被其它模块调用。导出的内核符号表被看作是导出的内核接口，也可以看作内核,API,。,在内核中，导出内核函数使用的指令有：,10,关于模块的许可证,从,

5、Linux,内核,2.4.10,开始，动态加载的模块必须通过,MODULE_LICENSE,宏声明此模块的许可证，否则动态加载时，会收到内核被污染,“,module license,unspecified,taints kernel.,”,的警告。,被内核接受的许可证有很多，最常用的的是,“,GPL,”,和,Dual BSD/GPL,。,书写格式如下：,MODULE_LICENSE(GPL);,MODULE_LICENSE(Dual,BSD/GPL);,11,关于模块的参数,Linux,操作系统内核模块也可带参数,定义一个模块参数,module_param(name,type,perm);,n

6、ame,参数名,type,参数类型,perm,指定模块在,sysfs,文件系统下的对应文件权限，可用八进制，或,S_Ifoo,形式，如,S_IRUGO|S_IWUSR,表示任何人可读，所有者可写。,如,:,static char*,user_name,=“username”;,module_param(user_name,charp,S_IRUGO,);,安装模块时使用参数,insmod,module.ko,user_name,=book_user1,type,参数：,byte,字节,short,短整型,ushort,无符号短整型,int,整型,uint,无符号整型,long,长整型,ulon

7、g,无符号长整型,charp,字符指针,bool,布尔类型,12,关于模块使用计数,内核需要记录加载到系统里的每一个模块的使用情况。,在,Linux,操作系统,2.4,内核中使用两个宏来完成对模块引用计数的操作：,在,Linux,操作系统,2.6,内核中，使用下面的两个函数来完成对模块引用计数的操作：,13,编写一个内核模块,module,，向外导出两个函数，分别是“求累积和”和“求阶乘”功能。,编写另两个内核模块,module1,、,module2,，分别使用上面,module,模块中的函数，实现计算。,注意路径清晰，分别在三个目录下编写,内核编写实例,14,内核调试常用函数,printk,

8、printk,是内核使用的函数，接口和,printf,(),基本相似，可以在控制台显示多达,1024,个字符。,内核根据“记录级别”判断是否在终端打印消息。没有指定日志级别的,printk,语句默认采用的级别是,DEFAULT_ MESSAGE_LOGLEVEL,（级别在,4,），看不到输出，因为正常输出的前提是日志输出级别小于,console_loglevel,（在内核中数字越小优先级越高）。这些级别都是简单宏定义，可在,include/,linux,/,kernel.h,中查看。,15,#include,#include,MODULE_LICENSE(Dual,BSD/GPL);,stat

9、ic,int,_init,mod_init_modtest(void,);,static void _exit,mod_exit_modtest(void,);,module_init(mod_init_modtest,);,module_exit(mod_exit_modtest,);,int,sum_op(int,numdata,);,int,factorial_op(int,N);,/,初始化与退出函数,int mod_init_modtest(void),printk(KERN_INFO-Module_export_symbol,init!-n);,return 0;,void,mod

10、_exit_modtest(void,),printk(KERN_INFO-Module_export_symbol,was deleted!-n);,/,普通函数,=,EXPORT_SYMBOL(sum_op,);,EXPORT_SYMBOL(factorial_op,);,MODULE_AUTHOR(book,author);,MODULE_DESCRIPTION(module1:Module_export_symbol-,sum_op-factorial_op,-);,MODULE_VERSION(Ver,1.0);,int sum_op(int numdata),/,用于计算比某一数字

11、小的所有正整数的和，,char i=0;,char ret=0;,printk(KERN_INFOsum operationn);,while(i=numdata),ret+=i+;,return ret;,int,factorial_op(int,N),/,factorial_op,(),用于计算某一数字的阶乘,char i=1;,int,Nx,=1;,printk(KERN_INFOfactorial,operationn);,if(N=0),return,Nx,;,for(;i,=,N;i,+),Nx,=,Nx,*i;,return,Nx,;,module.c,16,#include,#

12、include,MODULE_LICENSE(Dual,BSD/GPL);,static,int,_init mod_init_modtest1(void);,static void _exit mod_exit_modtest1(void);,module_init(mod_init_modtest1);,module_exit(mod_exit_modtest1);,static char*,user_name,=,book_user,;,static,int,num_operator,=0;,extern,int,sum_op(int,);,int,mod_init_modtest1(v

13、oid),int,result=0;,printk(KERN_INFOHello,I,am module 1!n);,printk(KERN_INFO%s,Welcome,to use this,sum_op!n,user_name,);,result=sum_op(,num_operator,);,printk(KERN_INFO1+.+%d =%dn,num_operator,result);,return 0;,void mod_exit_modtest1(void),printk(KERN_INFOModule,1:Goodbye%,sn,user_name,);,module_par

14、am(,user_name,charp,S_IRUGO);,module_param(,num_operator,int,S_IRUGO);,MODULE_AUTHOR(book,author);,MODULE_DESCRIPTION(Simple,Module 1,used to,sum_op,);,MODULE_VERSION(Ver,1.0);,module1.c,声明为内核模块的参数,改成,KERN_ALERT,级别试试。,安装模块时不提供参数时，缺省的参数值,module1,用到了,module,中的导出符号，其,makefile,中会有一句：,KBUILD_EXTRA_SYMBOL

15、S=./module/,Module.symvers,17,#include,#include,MODULE_LICENSE(Dual,BSD/GPL);,static,int,_init mod_init_modtest2(void);,static void _exit mod_exit_modtest2(void);,module_init(mod_init_modtest2);,module_exit(mod_exit_modtest2);,static char*,user_name,=,book_user,;,static,int,num_operator,=0;,extern,i

16、nt,factorial_op(int,);,int,mod_init_modtest2(void),int,result=0;,printk(KERN_INFOHello,I,am module 2!n);,printk(KERN_INFO%s,Welcome,to use this,factorial_op!n,user_name,);,result=factorial_op(num_operator);,printk(KERN_INFO%d!=%dn,num_operator,result);,return 0;,void mod_exit_modtest2(void),printk(KERN_INFOModule,2:Goodbye%,sn,user_name,);,module_param(user_name,charp,S_IRUGO);,module_param(num_operator,int,S_IRUGO);,MODULE_AUTHOR(book,author);,MODULE_DESCRIPTION(Simple,Module 2,used to,factoria