一个简单的内核模块实现
前言
这几天因为某些原因，需要学习下Linux内核模块相关的知识，今天刚刚好学习完模块的简单实现，故将其整理出来，以供日后复习之用
一个简单的内核模块
模块化的意义
在目前，内核的设计中，有两种不同的趋势，一种是单内核，另外一种是微内核，简单而言
- 单内核就是一个很大的进程，在运行的时候，是一个单独的二进制映像，模块之间的通信是通过函数调用来实现
- 微内核则不同，各个模块之间都作为单独的进程运行，模块之间的通信是通过消息传递进行通信
关于这两者的优势，各有各的说法，本人研究也不深，无法做过多的点评，这里我们只需要知道，Linux是单内核结构，但同时也支持一个模块化的内核。
所谓的模块化，就是各个部分以模块的形式进行组织，可以根据需要对指定的模块进行编译，然后安装到内核中即可，这种实现方式的优势在于，不需要预先把一大堆的功能都编译进内核，尤其是各种驱动，众所周知，不同型号的硬件，对应的驱动不同，而如果为了顾全所有的硬件，而把所有的驱动都编译进内核，内核的体积会变得非常庞大，而且，当这些驱动需要进行更新的时候，必须要对内核重新进行编译。
有了模块化之后，可以根据需要将对应的模块编译进内核，并且可以动态的进行加载和卸载，这样子，对应的模块的维护以及系统的使用就简单以及方便很多了
模块的简单实现
这里我们来学习一个简单模块的实现
// hello_module.c
// 必备头函数
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
// 该模块的LICENSE
MODULE_LICENSE("GPL")；
// 该模块的作者
MODULE_AUTHOR("huanfeng.xu");
// 该模块的说明
MODULE_DESCRIPTION("hello module");
// 初始化入口
// 模块安装时执行
// 这里的__init 同样是宏定义，主要的目的在于
// 高速内核，加载该模块之后，可以回收init.text的区间
static int __init init_hello_module(void){
printk("KERN_INFO init the module. \n");
return 0;
}
// 模块卸载时执行
// 同上
static void __exit exit_hello_module(void){
// 输出信息，类似于printf()
// printk适用于内核模块
printk("KERN_INFO exit the module. \n");
}
// 模块初始化宏，用于加载该模块
module_init(init_hello_module);
// 模块卸载宏，用于卸载该模块
module_exit(exit_hello_module);
需要注意的是，在普通的c开发中，每个程序都有一个main函数，作为入口，而在内核中，则是module_init()来负责
编写对应的Makefile
# Makefile
# 内核源代码所在位置
KERNEL_DIR = /lib/modules/`uname -r`/build
obj-m += hello_module.o
all:
make -C $(KERNEL_DIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm *.o *.mod.c *.ko *.order *.symvers
模块的编译有两种形式，一种是编译成模块，即上面的obj-m，另一中是直接编译到内核文件中，则上面的obj-m需要更改为obj-y
需要注意的是，由于我们是在内核源代码之外编译该模块，所以在编译的时候，需要暂时将编译目录切换到内核源代码中，即上面的-C $(KERNEL_DIR)，在Makefile中，可以声明变量，即上面的KERNEL_DIR = /lib/modules/uname -r/build，使用时，直接$(KERNEL_DIR)即可，这里的$(PWD)是内核自带变量，所以无需声明，可以直接使用
编写完之后，直接执行make即可，可以看到目录下生成一个.ko文件，这就行对应的模块了
模块的安装
由于该模块比较简单，也没有依赖于其他模块，所以安装的时候可以直接使用insmod hello_module.ko即可，安装完成之后，可以使用dmesg查看是否有对应的内容输出，如果操作没有问题，则会看到这样的日志KERN_INFO init the module.
查看模块是否已经安装 lsmod | grep hello_module
查看模块信息 modinfo hello_module
卸载模块 rmmod hello_module，卸载之后同样可以使用dmesg看到
KERN_INFO exit the module.
带参数的模块
有时候我们需要在模块安装的时候，传递一些信息给模块，可以使用如下方式
// 需要加上该头文件
#include <linux/moduleparam.h>
module_param(name, type, perm);
// name为安装以及使用时的参数名字，type为类型，pram为对应的sysfs的权限
module_param_string(name, string, len, perm);
// name为外部名字，string为内部名字
module_param_array(name, type, nump, perm)
// nump用于存放数组项数
使用的方式为，在安装模块的指定对应的参数及其值即可，如insmod hello_module size=100
导出符号表
由于模块之间是相通的，所以模块中定义的符号需要导出之后才能被其他模块使用
导出方式只需要在使用MODULE_EXPORT(VAR_NAME)或者MODULE_EXPORT_GPL(VAR_NAME)即可，VAR_NAME可以为变量，也可以为函数
其他模块只需要使用extern [TYPE] VAR_NAME，即可在本模块中使用其他模块导出的变量或者函数了，需要注意的是，如果依赖其他模块的导出符号，则在安装该模块的时候，对应的依赖模块必须已经安装好，否则会出现找不到对应符号的情况
总结
本小节主要简单学习了模块的写法，模块的编译，传递参数以及导出符号，后面还会学习其他相关的内容，加油…