（四）Linux内核模块化编程

- - - （一）模块化编程简介
    - （二）安装卸载模块命令.
    - （三）将自定义功能添加到内核三种方法
    - - （1）修改Kconfig和Makefile
        （2）直接修改功能对应目录下的Makefile文件
        （3）在内核目录中，将功能编译成模块文件，后期加载到内核中
    - （四）模块文件模板
    - （五）单模块编程
    - （六）多模块编程
    - - （1）多个模块编译成多个.ko文件
        （2）多个模块编译成一个.ko文件
    - （七）向模块传参

（一）模块化编程简介

Linux 内核整体结构已经很庞大，包含了很多的组件，而对于我们工程师而言，有两种方法，将需要的功能包含进内核当中。

一：将所有的功能都编译进 Linux 内核。
二：将需要的功能编译成模块，在需要的时候动态地添加。

我们在开发测试时常选择第二种方式，原因是程序反复修改，不适合直接编译到内核。模块起到约束作用，意味着内核中所有的模块化程序均要遵循统一规则，否则无法添加到内核。

（二）安装卸载模块命令.

命令	解释
insmod	将模块添加进内核
rmmod	将模块从内核卸载
lsmod	查看已安装到内核的模块
modprobe	载入指定的个别模块，或是载入一组相依赖的模块。 modprobe 会根据 depmod 所产生的依赖关系，决定要载入哪些模块。若在载入过程中发生错误，在 modprobe 会卸载整组的模块。依赖关系是通过读取 /lib/modules/2.6.xx/modules.dep 得到的。而该文件是通过depmod 所建立。
modinfo	查看模块信息。使用方法：modinfo XXX.ko
tree –a	查看当前目录的整个树结构

（三）将自定义功能添加到内核三种方法

（1）修改Kconfig和Makefile

通过修改内核的配置文件
Kconfig：在Kconfig文件中将自定义功能添加到选项菜单中，用来进行是否将功能添加到内核的选项功能的配置，Y标识编译到内核M标识编译为模块文件N标识不对功能做任何操作

config TINY4412_HELLO_MODULE    //配置选项名tristate "Tiny4412 module sample"   //在菜单中显示的名称//tristate ：三态，Y,M,N,此位置或者为bool双态，Y，Ndepends on ARCH_EXYNOS4         //依赖的处理架构help                            //提示相关的信息Tiny4412 module sample.

我们在linux-3.5/drivers/char的Kconfig中加入上面的代码：

执行：

make menuconfig
//需要在顶级目录执行
//若无法打开需要安装库  apt install ncurses-dev

在界面里多出了一项：

这里仅仅是添加了编译选项，还需要在对应的Makefile文件进行修改
两个文件必须同时修改才能达到将功能添加到内核的操作
进入到linux-3.5/drivers/char执行

vim  Makefile

经过上面的kcofig和Makefile修改，我们在顶级目录下执行make -j8 就可以编译内核，然后下载到开发板查看现象了

（2）直接修改功能对应目录下的Makefile文件

具体的修改和前面方法类似，不做过多介绍

obj-y		+= mem.o random.o
obj-$(CONFIG_TTY_PRINTK)	+= ttyprintk.o
obj-$(CONFIG_TTY_PRINTK)：选项名称
obj-y：y标识yes 直接选中编译到内核，无需在Kconfig中进行功能选项配置
obj-m：直接编译成模块文件，Linux中模块文件编译后以.ko结尾

（3）在内核目录中，将功能编译成模块文件，后期加载到内核中

将模块加载到内核的方法

insmod xxx.ko

查看模块使用情况：

lsmod xxx.ko

将模块从内核卸载：

rmmod xxx.ko

可以在任意目录下对模块文件进行编译，而不局限内核目录
关于模块文件的编写，我们在下面进行详细的讲解。

（四）模块文件模板

1.模块文件模板（module.c）

static int __init XXX_init(void)//模块加载函数
{
//这里面做一些初始化工作
return 0;
}
static void __exit XXX_exit(void)//模块卸载函数
{ 
//这里面做一些模块卸载相关的工作
}
moudle_init(XXX_init); // 当执行#insmod 时调用，可以看作模块的入口
moudle_exit(XXX_exit); // 执行#rmmod 时调用，完成模块注销操作//必须有
MODULE_LICENSE("GPL");//模块的开源许可协议 // 模块的声明（非必须）
MODULE_AUTHOR // 声明作者
MODULE_DESCRIPTION // 对模块简单的描述
MODULE_VERSION // 声明模块的版本
MODULE_ALIAS // 模块的别名
MODULE_DEVICE_TABLE // 告诉用户空间这个模块所支持的设备

模块的卸载函数和模块加载函数实现相反的功能，主要包括：
1）若模块加载函数注册了 XXX，则模块卸载函数注销 XXX
2）若模块加载函数动态分配了内存，则模块卸载函数释放这些内存
3）若模块加载函数申请了硬件资源，则模块卸载函数释放这些硬件资源
4）若模块加载函数开启了硬件资源，则模块卸载函数一定要关闭这些资源

2.Makefile模板文件

CFLAG=-C
TARGET=cdev #你自己的模块文件名
KERNEL=/driver/linux-3.5 #linux内核顶级目录路径
obj-m +=$(TARGET).o 
all:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)
clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) clean

（五）单模块编程

单模块即一个模块编译成一个.ko文件
例子：
tiny_hello_module.c

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
//加载函数入口
static int __init Test_module_init(void)
{printk("欢迎撬开内核驱动编程的大门\n");return 0;
}
//卸载函数入口
static void  __exit Test_module_cleanup(void)
{printk("很机智，知难而退\n");
}
module_init(Test_module_init);
module_exit(Test_module_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");//如果不准寻GPL协议会报污染内核
/*
MODULE_AUTHOR // 声明作者
MODULE_DESCRIPTION // 对模块简单的描述
MODULE_VERSION // 声明模块的版本
MODULE_ALIAS // 模块的别名
MODULE_DEVICE_TABLE // 告诉用户空间这个模块所支持的设备
*/

Makefile

CFLAG=-C
TARGET=tiny_hello_module
KERNEL=/driver/linux-3.5
obj-m += $(TARGET).o
all:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)
clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) clean

执行make后，会生成.ko模块文件

make

（六）多模块编程

多模块即多个模块.c编译成多个.ko文件，一般这种情况下存在模块之间的功能调用，如模块1调用了模块2中的功能函数。
内核模块之间要进行功能调用，需要借助接口EXPORT_SYMBOL(被调用函数名) 对被调用函数进行声明。
多模块加载顺序：

先加载被调用功能所在的模块到内核，再加载调用功能的模块到内核，卸载的顺序相反

（1）多个模块编译成多个.ko文件

模块1:

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
void print()
{printk("this is a module test\n");
}
EXPORT_SYMBOL(print);
//加载函数入口
static int __init Test_module_init(void)
{printk("欢迎撬开驱动大门\n");print();return 0;
}
//卸载函数入口
static void  __exit Test_module_cleanup(void)
{printk("知难而退,聪明\n");
}
module_init(Test_module_init);
module_exit(Test_module_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");//如果不准寻GPL协议会报污染内核

模块2：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
extern void print();
//加载函数入口
static int __init Test_module_init(void)
{print();printk("欢迎撬开内核驱动编程的大门\n");return 0;
}
//卸载函数入口
static void  __exit Test_module_cleanup(void)
{printk("很机智，知难而退\n");
}
module_init(Test_module_init);
module_exit(Test_module_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");//如果不遵循GPL协议会报污染内核

Makefile

CFLAG=-C
TARGET=tiny_hello_module
TARGET1=test_hello_module
KERNEL=/driver/linux-3.5
obj-m += $(TARGET).o $(TARGET1).o
all:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)
clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) clean

（2）多个模块编译成一个.ko文件

被加载功能：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
void print()
{
printk("this is a module test\n");
}
EXPORT_SYMBOL(print);

加载功能的模块

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
extern void print();
//加载函数入口
static int __init Test_module_init(void)
{print();printk("欢迎撬开内核驱动编程的大门\n");return 0;
}
//卸载函数入口
static void  __exit Test_module_cleanup(void)
{printk("很机智，知难而退\n");
}
module_init(Test_module_init);
module_exit(Test_module_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");//如果不准寻GPL协议会报污染内核

Makefile

CFLAG=-C
TARGET=tiny_hello_module
TARGET1=test_hello_module
KERNEL=/driver/linux-3.5
obj-m += test.o
test-objs += $(TARGET).o $(TARGET1).o
all:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)
clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) clean

（七）向模块传参

普通变量：

module_param(变量名, 变量的类型, 权限)
语法：module_param(变量名，变量类型，变量的访问权限) 
变量的访问权限：变量在文件系统以一个文件形式呈现，这个文件权限属性就是“变量的访问权限”。
变量传递参数：insmod xx.ko 变量名=值

type支持的基本类型有:
bool :布尔类型
invbool:颠倒了值的bool类型;
charp :字符指针类型,内存为用户提供的字符串分配;(char )
int :整型
long :长整型
short :短整型
uint :无符号整型（unsigned int）
ulong :无符号长整型（unsigned long）
ushort :无符号短整型（unsignedshort）
指针类只能char,对应名字 charp .
example：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
int num=0;
module_param(num,int,0);
//加载函数入口
static int __init Test_module_init(void)
{
int i=0;
for(i=0;i<num;i++)printk("欢迎撬开内核驱动编程的大门\n");return 0;
}
//卸载函数入口
static void  __exit Test_module_cleanup(void)
{printk("很机智，知难而退\n");
}
module_init(Test_module_init);
module_exit(Test_module_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");//如果不准寻GPL协议会报污染内核

Makefile

CFLAG=-C
TARGET=tiny_hello_module
KERNEL=/driver/linux-3.5
obj-m +=$(TARGET).o
all:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD)
clean:make $(CFLAG) $(KERNEL) M=$(PWD) clean

[root@ubuntu:/home]#insmod tiny_hello_module.ko num=5

数组变量：

对于数组类型变量使用module_param_array。
语法：module_param_array(数组名，数组元素类型，&用来保存传递数组袁术个数的变量，变量的访问权限)num 是一个 char ,int,long 或uchar,uint,ulong类型的变量，用于保存传递给数组的元素个数。
数组传递参数： insmod xx.ko 数组名=元素0,元素1,元素2,  ……