Linux 内核模块工作原理及内核模块编译案例

一、Linux内核模块基本原理

Linux 内核模块（LKM）是一些在启动的操作系统内核需要时可以载入内核执行的代码块，不需要时由操作系统卸载。它们扩展了操作系统内核功能却不需要重新编译内核、启动系统。如果没有内核模块，就不得不反复编译生成操作系统的内核镜像来加入新功能，当附加的功能很多时，还会使内核变得臃肿。一个Linux 内核模块主要由以下几个部分组成：

（1） 模块加载函数（必须）：当通过insmod 或modprobe 命令加载内核模块时，模块的加载函数会自动被内核执行，完成本模块相关初始化工作。

（2） 模块卸载函数（必须）：当通过rmmod 命令卸载模块时，模块的卸载函数会自动被内核执行，完成与模块加载函数相反的功能。

（3） 模块许可证声明（必须）：模块许可证（LICENCE）声明描述内核模块的许可权限，如果不声明LICENCE，模块被加载时将收到内核被污染的警告。大多数情况下，内核模块应遵循GPL 兼容许可权。Linux2.6 内核模块最常见的是以MODULE_LICENSE（“Dual BSD/GPL”）语句声明模块采用BSD/GPL 双LICENSE。

（4） 模块参数（可选）：模块参数是模块被加载的时候可以被传递给他的值，它本身对应模块内部的全局变量。

（5） 模块导出符号（可选）：内核模块可以导出符号（symbol，对应于函数或变量），这样其他模块可以使用本模块中的变量或函数。

（6） 模块作者等信息声明（可选）。

一个内核模块至少包含两个函数，模块被加载时执行的初始化函数init_module（）和模块被卸载时执行的结束函数cleanup_module（）。在最新内核稳定版本2.6 中，两个函数可以起任意的名字，通过宏module_init（）和module_exit（）注册调用要编译内核模块，把代码嵌进内核空间，首先要获取内核源代码，且版本必需与当前正在运行的版本一致。

二、编写helloworld.c及其对应的Makefile。

在Makefile中，在obj-m ：= helloworld.o这句中，.o的文件名要与编译的.c文件名一致。 KERNELDIR ？= /usr/src/linux-headers-$（shell uname -r）指示当前linux系统内核的源码位置。

三、编译：

1.在Makefile及helloworld.c所在目录下，直接make，成功后查看当前目录下有无helloworld.ko文件产生，有则内核模块生成成功。

2.使用insmod命令，把此内核模块程序加载到内核中运行。结合lsmod及管道命令，查看内核模块程序在内核中是否正确运行。

3.查看此内核模块程序打印的信息，另开一个终端，输入tail -n /var/log/messages. 使用rmmod命令把之前加载的内核模块卸载掉，然后再次执行第2步，即可看到此内核模块程序打印的信息。