内核模块

Linux设备驱动属于内核的一部分，Linux内核的一个模块能够以两种方式被编译和加载：

（1）直接编译进Linux内核，随同Linux启动时加载；

（2）编译成一个可加载和删除的模块，使用insmod加载（modprobe和insmod命令类似，但依赖于相关的配置文档），rmmod删除。这种方式控制了内核的大小，而模块一旦被插入内核，他就和内核其他部分相同。

下面我们给出一个内核模块的例子： 

#include <linux/module.h> //任何模块都需要的头文档

            #include <linux/init.h> // init&exit相关宏

            MODULE_LICENSE("GPL");

            static int __init hello_init (void)

            {

            　printk("Hello module init\n");

            　return 0;

            }

            static void __exit hello_exit (void)

            {

            　printk("Hello module exit\n");

            }

            module_init(hello_init);

            module_exit(hello_exit);

分析上述程式，发现一个Linux内核模块需包含模块初始化和模块卸载函数，前者在 insmod的时候运行，后者在rmmod的时候运行。初始化和卸载函数必须在宏module_init和module_exit使用前定义，否则会出现编译错误。程式中的MODULE_LICENSE("GPL")用于声明模块的许可证。

假如要把上述程式编译为一个运行时加载和删除的模块，能够编写makefile文档如下： 

CC =/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc

            KERNELDIR=/home/work/linux-2.4

            CFLAGS =-D__KERNEL__ -DMODULE -I$(KERNELDIR)/include -O -Wall

            test.o:test.c

            $(CC)$(CFLAGS) -c $<

            clean:

            rm -rf *.o

由此可见，Linux内核模块的编译需要给arm-linux-gcc指示-D__KERNEL__ -DMODULE 参数。-I选项跟着Linux内核源代码中Include目录的路径。

下列命令将可加载hello模块：

insmod ./hello.o

下列命令完成相反过程：

rmmod hello

假如要将其直接编译入Linux内核，则需要将源代码文档拷贝入Linux内核源代码的相应路径里，并修改Makefile。

我们有必要补充一下Linux内核编程的一些基本知识：

内存

在Linux内核模式下，我们不能使用用户态的malloc()和free()函数申请和释放内存。进行内核编程时，最常用的内存申请和释放函数为在include/linux/kernel.h文档中声明的kmalloc()和kfree()，其原型为：

void *kmalloc(unsigned int len, int priority);

void kfree(void *__ptr);

kmalloc的priority参数通常配置为GFP_KERNEL，假如在中断服务程式里申请内存则要用GFP_ATOMIC参数，因为使用GFP_KERNEL参数可能会引起睡眠，不能用于非进程上下文中（在中断中是不允许睡眠的）。

由于内核态和用户态使用不同的内存定义，所以二者之间不能直接访问对方的内存。而应该使用Linux中的用户和内核态内存交互函数（这些函数在include/asm/uaccess.h中被声明）：

unsigned long copy_from_user(void *to,const void *from, unsigned long n);

unsigned long copy_to_user (void * to, void * from, unsigned long len);

copy_from_user、copy_to_user函数返回不能被复制的字节数，因此，假如完全复制成功，返回值为0。

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