1 带参数的驱动设计
我们可以用“module_param（参数名，参数类型，参数读/写权限）”为模块定义一个参数，例如下列代
码定义了1个整型参数和1个字符指针参数：
static char *book_name = "dissecting Linux Device Driver";
module_param(book_name, charp, S_IRUGO);
static int book_num = 4000;
module_param(book_num, int, S_IRUGO);
在装载内核模块时，用户可以向模块传递参数，形式为“insmode（或modprobe）模块名参数名=参数
值”，如果不传递，参数将使用模块内定义的缺省值。如果模块被内置，就无法insmod了，但是bootloader
可以通过在bootargs里设置“模块名.参数名=值”的形式给该内置的模块传递参数。
参数类型可以是byte、short、ushort、int、uint、long、ulong、charp（字符指针）、bool或invbool（布
尔的反），在模块被编译时会将module_param中声明的类型与变量定义的类型进行比较，判断是否一致。
除此之外，模块也可以拥有参数数组，形式为“module_param_array（数组名，数组类型，数组长，参
数读/写权限）”。
模块被加载后，在/sys/module/目录下将出现以此模块名命名的目录。当“参数读/写权限”为0时，表示
此参数不存在sysfs文件系统下对应的文件节点，如果此模块存在“参数读/写权限”不为0的命令行参数，在
此模块的目录下还将出现parameters目录，其中包含一系列以参数名命名的文件节点，这些文件的权限值
就是传入module_param（）的“参数读/写权限”，而文件的内容为参数的值。
运行insmod或modprobe命令时，应使用逗号分隔输入的数组元素。
现在我们定义一个包含两个参数的模块（如代码清单4.4，位于本书配套源代码/kernel/drivers/param目
录下），并观察模块加载时被传递参数和不传递参数时的输出。
代码清单4.4 带参数的内核模块
1 #include <linux/init.h>
2 #include <linux/module.h>
3
4 static char *book_name = "dissecting Linux Device Driver";
5 module_param(book_name, charp, S_IRUGO);
6
7 static int book_num = 4000;
8 module_param(book_num, int, S_IRUGO);
9
10 static int __init book_init(void)
11 {
12 printk(KERN_INFO "book name:%s\n", book_name);
13 printk(KERN_INFO "book num:%d\n", book_num);
14 return 0;
15 }
16 module_init(book_init);
17
18 static void __exit book_exit(void)
19 {
20 printk(KERN_INFO "book module exit\n ");
21 }
22 module_exit(book_exit);
23
24 MODULE_AUTHOR("Barry Song <[email protected]>");
25 MODULE_LICENSE("GPL v2");
26 MODULE_DESCRIPTION("A simple Module for testing module params");
27 MODULE_VERSION("V1.0");
对上述模块运行“insmod book.ko”命令加载，相应输出都为模块内的默认值，通过查
看“/var/log/messages”日志文件可以看到内核的输出：
# tail -n 2 /var/log/messages
Jul 2 01:03:10 localhost kernel: <6> book name:dissecting Linux Device Driver
Jul 2 01:03:10 localhost kernel: book num:4000
当用户运行“insmod book.ko book_name='GoodBook'book_num=5000”命令时，输出的是用户传递的参
数：
# tail -n 2 /var/log/messages
Jul 2 01:06:21 localhost kernel: <6> book name:GoodBook
Jul 2 01:06:21 localhost kernel: book num:5000
另外，在/sys目录下，也可以看到book模块的
2 导出符号
Linux的“/proc/kallsyms”文件对应着内核符号表，它记录了符号以及符号所在的内存地址。
模块可以使用如下宏导出符号到内核符号表中：
EXPORT_SYMBOL(符号名);
EXPORT_SYMBOL_GPL(符号名);
导出的符号可以被其他模块使用，只需使用前声明一下即可。EXPORT_SYMBOL_GPL（）只适用于
包含GPL许可权的模块。代码清单4.5给出了一个导出整数加、减运算函数符号的内核模块的例子。
代码清单4.5 内核模块中的符号导出
1 #include <linux/init.h>
2 #include <linux/module.h>
3
4 int add_integar(int a, int b)
5 {
6 return a + b;
7 }
8 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_integar);
9
10 int sub_integar(int a, int b)
11 {
12 return a - b;
13 }
14 EXPORT_SYMBOL_GPL(sub_integar);
15
16 MODULE_LICENSE("GPL v2");
从“/proc/kallsyms”文件中找出add_integar、sub_integar的相关信息：
# grep integar /proc/kallsyms
e679402c r __ksymtab_sub_integar [export_symb]
e679403c r __kstrtab_sub_integar [export_symb]
e6794038 r __kcrctab_sub_integar [export_symb]
e6794024 r __ksymtab_add_integar [export_symb]
e6794048 r __kstrtab_add_integar [export_symb]
e6794034 r __kcrctab_add_integar [export_symb]
e6793000 t add_integar [export_symb]
e6793010 t sub_integar [export_symb]
3 Linux文件操作
3.1 linux文件操作系统调用
Linux的文件操作系统调用（在Windows编程领域，习惯称操作系统提供的接口为API）涉及创建、打
开、读写和关闭文件。
1.创建
int creat(const char *filename, mode_t mode);
参数mode指定新建文件的存取权限，它同umask一起决定文件的最终权限（mode&umask），其中，
umask代表了文件在创建时需要去掉的一些存取权限。umask可通过系统调用umask（）来改变：
int umask(int newmask);
该调用将umask设置为newmask，然后返回旧的umask，它只影响读、写和执行权限。
2.打开
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
open（）函数有两个形式，其中pathname是我们要打开的文件名（包含路径名称，缺省是认为在当前
路径下面），flags可以是表5.1中的一个值或者是几个值的组合。
表5.1 文件打开标志
O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR三个标志只能使用任意的一个。
如果使用了O_CREATE标志，则使用的函数是int open（const char*pathname，int flags，mode_t
mode）；这个时候我们还要指定mode标志，以表示文件的访问权限。mode可以是表5.2中所列值的组合。
表5.2 文件访问权限
除了可以通过上述宏进行“或”逻辑产生标志以外，我们也可以自己用数字来表示，Linux用5个数字来
表示文件的各种权限：第一位表示设置用户ID；第二位表示设置组ID；第三位表示用户自己的权限位；
第四位表示组的权限；最后一位表示其他人的权限。每个数字可以取1（执行权限）、2（写权限）、
4（读权限）、0（无）或者是这些值的和。例如，要创建一个用户可读、可写、可执行，但是组没有权
限，其他人可以读、可以执行的文件，并设置用户ID位，那么应该使用的模式是1（设置用户ID）、
0（不设置组ID）、7（1+2+4，读、写、执行）、0（没有权限）、5（1+4，读、执行）即10705：
open("test", O_CREAT, 10 705);
上述语句等价于：
open("test", O_CREAT, S_IRWXU | S_IROTH | S_IXOTH | S_ISUID );
如果文件打开成功，open函数会返回一个文件描述符，以后对该文件的所有操作就可以通过对这个文
件描述符进行操作来实现。
3.读写
在文件打开以后，我们才可对文件进行读写，Linux中提供文件读写的系统调用是read、write函数：
int read(int fd, const void *buf, size_t length);
int write(int fd, const void *buf, size_t length);
其中，参数buf为指向缓冲区的指针，length为缓冲区的大小（以字节为单位）。函数read（）实现从
文件描述符fd所指定的文件中读取length个字节到buf所指向的缓冲区中，返回值为实际读取的字节数。函
数write实现把length个字节从buf指向的缓冲区中写到文件描述符fd所指向的文件中，返回值为实际写入的
字节数。
以O_CREAT为标志的open实际上实现了文件创建的功能，因此，下面的函数等同于creat（）函数：
int open(pathname, O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, mode);
4.定位
对于随机文件，我们可以随机指定位置进行读写，使用如下函数进行定位：
int lseek(int fd, offset_t offset, int whence);
lseek（）将文件读写指针相对whence移动offset个字节。操作成功时，返回文件指针相对于文件头的
位置。参数whence可使用下述值：
SEEK_SET：相对文件开头
SEEK_CUR：相对文件读写指针的当前位置
SEEK_END：相对文件末尾
offset可取负值，例如下述调用可将文件指针相对当前位置向前移动5个字节：
lseek(fd, -5, SEEK_CUR);
由于lseek函数的返回值为文件指针相对于文件头的位置，因此下列调用的返回值就是文件的长度：
lseek(fd, 0, SEEK_END);
5.关闭
当我们操作完成以后，要关闭文件，此时，只要调用close就可以了，其中fd是我们要关闭的文件描述
符：
int close(int fd);
例程：编写一个程序，在当前目录下创建用户可读写文件hello.txt，在其中写入“Hello，software
weekly”，关闭该文件。再次打开该文件，读取其中的内容并输出在屏幕上。
解答如代码清单5.1。
代码清单5.1 Linux文件操作用户空间编程（使用系统调用）
1 #include <sys/types.h>
2 #include <sys/stat.h>
3 #include <fcntl.h>
4 #include <stdio.h>
5 #define LENGTH 100
6 main()
7 {
8 int fd, len;
9 char str[LENGTH];
10
11 fd = open("hello.txt", O_CREAT | O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR); /*
12 创建并打开文件 */
13 if (fd) {
14 write(fd, "Hello World", strlen("Hello World")); /*
15 写入字符串 */
16 close(fd);
17 }
18
19 fd = open("hello.txt", O_RDWR);
20 len = read(fd, str, LENGTH); /* 读取文件内容 */
21 str[len] = '\0';
22 printf("%s\n", str);
23 close(fd);
24 }
编译并运行，执行结果为输出“Hello World”。
3.2 C库文件操作
C库函数的文件操作实际上独立于具体的操作系统平台，不管是在DOS、Windows、Linux还是在
VxWorks中都是这些函数：
1.创建和打开
fiLE *fopen(const char *path, const char *mode);
fopen（）用于打开指定文件filename，其中的mode为打开模式，C库函数中支持的打开模式如表5.3所
示。
表5.3 C库函数文件打开标志
其中，b用于区分二进制文件和文本文件，这一点在DOS、Windows系统中是有区分的，但Linux不区
分二进制文件和文本文件。
2.读写
C库函数支持以字符、字符串等为单位，支持按照某种格式进行文件的读写，这一组函数为：
int fgetc(fiLE *stream);
int fputc(int c, fiLE *stream);
char *fgets(char *s, int n, fiLE *stream);
int fputs(const char *s, fiLE *stream);
int fprintf(fiLE *stream, const char *format, ...);
int fscanf (fiLE *stream, const char *format, ...);
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t n, fiLE *stream);
size_t fwrite (const void *ptr, size_t size, size_t n, fiLE *stream);
fread（）实现从流（stream）中读取n个字段，每个字段为size字节，并将读取的字段放入ptr所指的字
符数组中，返回实际已读取的字段数。当读取的字段数小于num时，可能是在函数调用时出现了错误，也
可能是读到了文件的结尾。因此要通过调用feof（）和ferror（）来判断。
write（）实现从缓冲区ptr所指的数组中把n个字段写到流（stream）中，每个字段长为size个字节，返
回实际写入的字段数。
另外，C库函数还提供了读写过程中的定位能力，这些函数包括：
int fgetpos(fiLE *stream, fpos_t *pos);
int fsetpos(fiLE *stream, const fpos_t *pos);
int fseek(fiLE *stream, long offset, int whence);
3.关闭
利用C库函数关闭文件依然是很简单的操作：
int fclose (fiLE *stream);
例程：将第5.1.1节中的例程用C库函数来实现，如代码清单5-2所示。
代码清单5.2 Linux文件操作用户空间编程（使用C库函数）
1 #include <stdio.h>
2 #define LENGTH 100
3 main()
4 {
5 fiLE *fd;
6 char str[LENGTH];
7
8 fd = fopen("hello.txt", "w+");/* 创建并打开文件 */
9 if (fd) {
10 fputs("Hello World", fd); /* 写入字符串 */
11 fclose(fd);
12 }
13
14 fd = fopen("hello.txt", "r");
15 fgets(str, LENGTH, fd); /* 读取文件内容 */
16 printf("%s\n", str);
17 fclose(fd);
18 }