新手入门,绕不开HelloWord，本章写一个最简单的helloword模块，从编译到加载，再到验证，没有问题。

第一步

创建hello.c文件，代码如下：

#include <linux/module.h>   /* Needed by all modules */
#include <linux/kernel.h>   /* Needed for KERN_INFO */
#include <linux/init.h>

int __init hello_module_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "Hello world.\n");
    return 0;//A non 0 return means init_module failed; module can't be loaded.
}

void __exit hello_module_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Bye world.\n");
}

module_init(hello_module_init);
module_exit(hello_module_exit);


内核模块提供module_init和module_exit两个接口，其实是宏定义， 这些宏在linux / init.h中定义。 需要注意的是，必须在调用宏之前定义init和exit函数，否则会出现编译错误。

printk函数其实是内核态的printf，是内核日志接口，有8个优先级，对应有宏，可以在linux / kernel.h中查看。 如果未指定优先级，默认使用DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL优先级别。

第二步

编写makefile，内容如下：

obj-m += hello.o
hello-y := 
all:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean


obj-m表示编译生成可加载模块。相对应的，obj-y表示直接将模块编译进内核。

这里并没有输入hello.c源文件，这得益于makefile的自动推导功能。

make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build/ M=$(PWD) modules

-C选项：此选项指定内核源码的位置，make在编译时会进入内核源码目录执行编译，编译完成时返回。

M=$(PWD)：需要编译的模块源文件地址。

第三步

在终端执行make，无报错，在源码目录下会生成hello.ko文件，如下：

[root@localhost helloword]# ls
hello.c  hello.ko  hello.mod.c  hello.mod.o  hello.o  Makefile  modules.order  Module.symvers

此时执行命令以验证：

[root@localhost helloword]# insmod hello.ko 
[root@localhost helloword]# dmesg |tail -n 1
[25991.570137] Hello word.
[root@localhost helloword]# rmmod hello.ko 
[root@localhost helloword]# dmesg |tail -n 2
[25991.570137] Hello word.
[26029.873588] Bye world.
[root@localhost helloword]# 

可以看到，我的模块是正常加载，并能正常退出。

总结

这只是最简单的模块开发步骤，当然要构建一个复杂的模块代码，makefile也是很关键。自linux2.4开始，linux使用两个宏module_init和module_exit来完成模块的初始化和销毁。

内核开发，需要对应linux源码看，这样才能很清楚的找到接口的实现。内核说起来很难，其实，并没有想像的那么可怕，有问题在开源社区都能找到答案。

接下来，我会自己先玩一些复杂的模块，玩通了再来写博客，有意思又能成长的事情，欢迎一起交流。

1内核污染问题 
当新加载的模块未声明许可证或者许可证不被内核认可的时候，内核将输出kernel tainted警告。这种情况，一般被称为内核污染。
声明许可证的方法：
MODULE_LICENSE(“licensename”)
声明许可证的举例
MODULE_LICENSE("DualBSD/GPL");
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_LICENSE("BSD ");
内核认可(即不会认为受到污染)的证书类型如下：
GPL
BSD
DualBSD/GPL
内核污染标志本身上不会对内核的使用产生任何影响。
2符号导出问题 
导出方法有以下两种
EXPORT_SYMBOL
EXPORT_SYMBOL_GPL
导出的“符号”可以是变量，也可以是函数。
导出和”static”概念有区别：
1：static在内核中的含义也只是限定一个变量只有本文件可以使用。
2：Static限制的变量也可以导出。
3：所有导出了的变量名都是唯一的。
4：只要导出了的变量就可以在其他模块使用，无论次变量是否static修饰。
5：一个变量或函数能不能由本模块中的其他文件使用，是由static修饰决定，规则与普通C语言规则一样，无论此函数是否导出。
总结地说，static的限制范围作用于模块本身以及模块自己的编译过程。导出的作用范围是模块加载入内核后的内核符号表。
3模块版本问题 
CONFIG_MODVERSIONS内核选项打开后，加载模块时，内核将会强制验证模块的版本，如果和内核版本不一致，内核会拒绝加载。
模块的内核版本记录在于模块一起编译的.mod.c文件中，一般形式如下：
MODULE_INFO(vermagic,VERMAGIC_STRING);
v2.6.34.8的menuconfig中只有version检查的选项，
但是（不知道是内核升级还是发布版定制导致），后续还出现了校验内核接口CRC的版本校验，导致即使同一个小版本号的内核，只要源码树不同，编译出的模块就可能无法互通。
解决办法：
1：模块与内核在同一个目录树下编译
2：解除内核的版本检查机制。
4符号寻址问题 
内核所有函数的名字与地址的对应关系都是被内核保存了的。从/proc/kallsyms可以看到这个对应关系。新加入的模块，想调用内核中已经导出的函数，就需要查这张表。同样，内核中已有的模块，想调用新加入的模块的函数，也需要查找这张表。幸运的是，这个复杂的查找过程对于我们来说是完全透明的。
从/proc/kallsyms文件中也可以看见你刚加载的模块的函数，以及他们在内核空间中的地址。
5编译时自动补齐的部分 
编译模块时产生的.mod.c文件记录了这个模块的很多信息，比如版本。这个.c文件将与你自己写的.c模块一起编译成模块。
6自动drop的代码段 
当一个函数被标注为__init的时候，它将被加载并使用一次，然后保存其代码的内存将被释放。这是一个半自动的过程：编程者指定哪些代码只用一次，而内核按照编程者的指定丢弃使用过的代码。
一般模块加载时的入口函数会被标记为__init。这个函数与模块中其他函数的不同就在于：其他函数将被加载进内核的代码空间中，直到卸载模块为止；而这个“初始化函数”，开始时也会被加载进内核的代码空间中，但是内核在调用过一次后，就会将这段代码自动自动丢弃掉，内核的代码空间中再也看不见这个函数了。
转自：http://bbs.chinaunix.net
 

1.准备编译 ko 的 linux 环境：
   本人使用 ubuntu 9.10.
2.查看系统的版本：
   使用 uname -r 命令, 本人系统是 2.6.31-22-generic.
3.安装内核头文件：
   sudo apt-get install linux-headers-`uname -r`
   本人使用： sudo apt-get install linux-headers-2.6.31-22-generic. 可能会得到下面的信息：
   linux-headers-2.6.31-22-generic is already the newest version.

   0 upgraded, 0 newly installed, 0 to remove and 0 not upgraded.
4.当然， gcc ／make 等工具天生就是需要的，这些一般不用安装，系统自带了。
5.编写 c code: 
   本人的 hello.c
   #include <linux/init.h>

   #include <linux/module.h>


   MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");


   static int hello_init(void)

   {

       printk(KERN_ALERT "hello world enter/n");

       return 0;

   }


   static void hello_exit(void)

   {

       printk(KERN_ALERT "hello world exit/n");

   }


   module_init(hello_init);

   module_exit(hello_exit);


   MODULE_AUTHOR("Alex Xia");

   MODULE_DESCRIPTION("A single hello world module");

   MODULE_ALIAS("a simplest module");
 
6.编写Makefile，注意，命令前面是 Tab 键，不是空格。
   本人的 Makefile :
   obj-m:=hello.o

   KERNELBUILD:=/lib/modules/2.6.31-22-generic/build

   default:

              make -C $(KERNELBUILD) M=$(shell pwd) modules

   clean:

              rm -rf *.o *.ko *.mod.c *.cmd .tmp_versions
 
7.在Makefile 一级的目录中执行 make, 生成 hello.ko 等文件。
8.使用 sudo insmod hello.ko 将模块插入内核系统。
9.如果没看到 module_init()注册的函数执行中的打印信息，使用 dmesg 命令查看系统日志。本人有看到 “hello world enter”。
10.使用 sudo rmmod hello 从内核中移出 hello.ko 模块。使用 dmesg 命令查看系统日志。本人有看到 “hello world exit”。
 

Linux内核模块开发
1. 源代码文件结构
  下面是一个最基本的内核模块源代码结构，任何模块项目都需要包含这些内容
#include <linux/module.h>

/*模块初始化函数*/
static int module_init_func(void) 
{
    return 0;
}

/*模块卸载函数*/
static void module_exit_func(void)
{

}

module_init(module_init_func);
module_exit(module_exit_func);
MODULE_LICENSE("GPL");

2. 常用的头文件
  开发内核模块通常会用到以下头文件
#include <linux/module.h> // 内核模块相关操作，如模块注册，卸载等等
#include <linux/kernel.h> // 内核输入输出等功能函数
#include <linux/fs.h> // 虚拟文件系统相关操作，如打开文件，关闭文件等等
#include <linux/mm.h> // 内存映射相关操作
#include <linux/slab.h> // 内核动态分配,kmalloc/kfree等
#include <linux/vmalloc.h> // 内核动态分配, vmalloc/vfree等
#include <linux/mman.h> // 内存映射相关操作
#include <linux/kallsyms.h> // 查找内核符号表的相关函数 kallsyms_lookup_name
#include <linux/uaccess.h> // 操作用户空间内存的相关函数
#include <linux/err.h>	// 处理Linux错误码的相关函数
#include <linux/types.h> // Linux常用的基本数据类型定义，如uint8_t，size_t等等

3. 编译单个源代码文件的内核模块
  最基本的用于编译一个内核模块的Makefile如下
# 这里设置模块名称，模块名称为源代码文件名去掉后缀名
MODULE_NAME := module_name

# 内核构建系统会根据传递给其的M变量来找到这个Makefile文件并将其include，通过检查KERNELRELEASE变量，可以将传递给内核构建系统的内容和本Makefile单独的操作分开以避免相互影响
ifneq ($(KERNELRELEASE),)

# 此内容传递给内核构建系统，因此只向内核构建系统传递其必须的变量（即obj-m），避免污染内核构建系统中的其他变量
obj-m := $(MODULE_NAME).o

else
# 下面的内容不需要被内核构建系统使用
# 通过ccflags-y变量可以增加编译时的编译参数
ccflags-y := 

# 注意这里传递给内核构建系统的M变量，内核构建系统将在M变量保存的目录中搜索Makefile文件，并将其include
all:
	$(MAKE) -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(shell pwd) ccflags-y=$(ccflags-y) modules

clean:
	$(MAKE) -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(shell pwd) clean
endif

4. 编译多个源代码文件的内核模块
  如果要编译的内核模块包括了多个源代码，需要对Makefile进行一些调整
# 这里设置模块名称（不需要为源代码名称）
MODULE_NAME := module_name

ifneq ($(KERNELRELEASE),)

obj-m := $(MODULE_NAME).o
# 这里写源代码列表，需要将后缀名.c改为.o，以空格分隔
$(MODULE_NAME)-objs := sourcecode1.o sourcecode2.o

else

# 添加额外的编译选项
ccflags-y := 
all:
	$(MAKE) -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(shell pwd) ccflags-y=$(ccflags-y) modules

clean:
	$(MAKE) -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(shell pwd) clean

endif