實驗1 linux模塊定義與操作

1、實驗實驗1Linux模塊定義與操作模塊定義與操作本實驗在Linux2.6內(nèi)核的環(huán)境下，演示了模塊的符號表導(dǎo)出以及模塊參數(shù)機制。1.1實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?.練習(xí)簡單模塊的編寫；2.熟悉模塊的符號表；3.熟悉模塊的參數(shù)使用方法。1.2實驗原理實驗原理1.2.1內(nèi)核編程的注意事項內(nèi)核編程的注意事項首先，Linux可以運行在兩種模式下：用戶模式(usermode)和內(nèi)核模式(kernelmode)。當(dāng)我們編寫一個普通程序時，常常會引用stdlib

2、.h文件，就代表我們要使用C標(biāo)準(zhǔn)庫，這是在用戶空間的做法，用戶空間的應(yīng)用程序也要鏈接標(biāo)準(zhǔn)C庫。而在內(nèi)核模式下不存在libc庫，也就沒有這些函數(shù)供我們調(diào)用，因此，我們在內(nèi)核模式下編程也存在一些限制：?不能使用浮點運算。因為Linux內(nèi)核在切換模式時不保存處理器的浮點狀態(tài)。?不要讓內(nèi)核程序忙等。Linux操作系統(tǒng)本身是搶占式的，但是在內(nèi)核是非搶占內(nèi)核，就是說用戶空間的程序可以搶占運行，但是內(nèi)核空間程序不可以。在內(nèi)核里一個用時1秒的循環(huán)看上去

3、就像是把整個系統(tǒng)掛起了1秒，并且在這段時間里其他什么工作也做不了。?盡可能保持代碼的清潔。內(nèi)核調(diào)試是一個十分痛苦的過程，因此，前期代碼編寫的過程中保持代碼的清潔易懂，將大大方便后期的調(diào)試。1.2.2Linux的模塊機制的模塊機制從2.4到2.6：Linux內(nèi)核可裝載模塊機制的改變：1.模塊編譯從2.4到2.6，外部可裝載內(nèi)核模塊的編譯、連接過程以及Makefile的書寫都發(fā)生了改變。2.4內(nèi)核中，模塊的編譯只需內(nèi)核源碼頭文件；需要在包含

4、linuxmodules.h之前定義MODULE；編譯、連接后生成的內(nèi)核模塊后綴為.o。2.6內(nèi)核中，模塊的編譯需要配置過的內(nèi)核源碼；編譯、連接后生成的內(nèi)核模塊后綴為.ko；編譯過程首先會到內(nèi)核源碼目錄下，讀取頂層的Makefile文件，然后再返回模塊源碼所在目錄。2.6內(nèi)核模塊的Makefile模板：的指令：EXPT_SYMBOL()和EXPT_SYMPOL_GPL()。導(dǎo)出的內(nèi)核函數(shù)可以被模塊調(diào)用，而未導(dǎo)出的函數(shù)模塊則無法被調(diào)用。模

5、塊代碼的鏈接和調(diào)用規(guī)則相比核心內(nèi)核鏡像中的代碼而言，要更加嚴(yán)格了。核心代碼在內(nèi)核中可以調(diào)用任意非靜態(tài)接口，因為所有的核心源代碼文件被鏈接成了同一個鏡像。當(dāng)然，被導(dǎo)出的符號表所含的函數(shù)必然也是非靜態(tài)的。導(dǎo)出的內(nèi)核符號表被看作是導(dǎo)出的內(nèi)核接口，甚至成為內(nèi)核API。導(dǎo)出符號相當(dāng)簡單，在生命函數(shù)后，緊跟上EXPT_SYMBOL()指令就可以了。1.2.4模塊參數(shù)模塊參數(shù)Linux提供了一種模塊帶參數(shù)的機制，這樣驅(qū)動程序的編寫者就可以在驅(qū)動程序加

6、載的時候提供一些信息。這些參數(shù)對于模塊來講是一個全局變量。定義一個模塊參數(shù)可通過module_param()完成：module_param(nametypeperm)參數(shù)name，是用戶可見的參數(shù)名，也是模塊中存放模塊參數(shù)的變量名。參數(shù)type代表參數(shù)的類型，它可以是byte、sht、usht、int、uint、long、ulong、p、bool或invbool，它們分別代表字節(jié)型、短整型、無符號短整型、整型、無符號整型、長整型、無符號

7、長整型、字符指針、布爾型，以及應(yīng)用戶要求轉(zhuǎn)換得來的布爾型。最后一個參數(shù)perm指定了模塊z在sysfs文件系統(tǒng)下對應(yīng)的文件權(quán)限，可以是八進制的格式，比如0644（所有者可以讀寫，組內(nèi)可以讀，其他人可讀），或是S_Ifoo的定義形式，比如S_IRUGO|SIWUSR(任何人可讀，user可寫)，如果該值為零在表示禁止所有的sysfs項。需要注意的是，上面的宏并沒有定義變量，一般要自己聲明變量。1.2.5模塊使用計數(shù)模塊使用計數(shù)在一些高級語

8、言中，比如C#或者Java常常對引用類型的變量進行計數(shù)，在Java中有垃圾的自動回收機制，當(dāng)一個變量的引用計數(shù)為0的話，JVM將啟動垃圾回收例程，回收這個變量。在Linux模塊機制也有類似的思想，但是這些需要我們自己去完成。內(nèi)核記錄加載到系統(tǒng)里的每一個模塊的使用情況。如果不這么做，內(nèi)核就無法知道什么時候可以安全的移除一個模塊，所謂的安全移除，就是說當(dāng)你試圖移除一個模塊的時候保證沒有其他的應(yīng)用程序使用這個模塊。在Linux中用兩個宏來完成

9、對模塊引用計數(shù)的操作：MOD_INC_USE_COUNT和MOD_DEC_USE_MOUNT。前者給計數(shù)器加1，后者給計數(shù)器減1。1.2.5內(nèi)核調(diào)試函數(shù)內(nèi)核調(diào)試函數(shù)printk本實驗中的模塊代碼中要到了內(nèi)核調(diào)試函數(shù)printk，在用戶空間里我們經(jīng)常使用printf函數(shù)來向標(biāo)準(zhǔn)輸出流打印信息。printk是內(nèi)核使用的函數(shù)，因為內(nèi)核沒有鏈接標(biāo)準(zhǔn)C函數(shù)庫，其實printk()接口和printf()完全一樣，它可以在控制臺顯示多達1024個字符