Linux驱动-内核模块参数
一、概述
前面几篇文章中，我们简单说了一个简单的内核模块的编写。在那里我说过模块加载函数接收参数。那么如果我们想要通过传参对模块进行控制那不是很难办到了。别急，Linux提供了一种命令行的方式来传递参数信息，就是所谓的模块参数。
模块参数：简单来说模块参数允许用户再加载模块时通过命令行指定参数值，在模块的加载过程中，加载程序会得到命令行参数，并转换成相应类型的值，然后复制给对应的变量，这个过程发生在调用模块初始化函数之前。
内核支持的参数类型主要有：bool、字符串指针、short、int、long、ushort、uint、ulong。这些类型又可以复合成对应的数组类型。
下面申明两个变量，用于将变量申明为模块参数。
module_param(name,type,perm);
module_param_array(name,type,nump,perm);
@name:变量的名字
@type:变量或数组元素的类型
@nump:数组元素个数的指针，可选
@perm:在sysfs文件系统中对应的文件的权限属性。可参考 <linux/stat.h>,和普通文件的权限一样，但是当perm为0时， sysfs文件文件系统中将不会出现对应的文件。
//备注一下，sysfs文件系统可用于内核和应用程序间通信的一种方式
下面来举个例子，还是利用前面的代码：
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
static int baudrate = 9600;
static int port[4] = {0,1,2,3};
static char *name = "vser";
module_param(baudrate,int,S_IRUGO);
module_param_array(port,int,NULL,S_IRUGO);
module_param(name,charp,S_IRUGO);
static int __init hello_init(void)
{
int i;
printk("init module:hello world!\n ");
printk("baudrate:%d\n");
for(i = 0;i < ARRAY_SIZE(port);i++)
{
printk("%d",port[i]);
}
printk("\n");
printk("name: %s\n",name);
return 0;
}
static void __exit hello_exit(void)
{
printk("exit module:hello_exit!\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Fan <[email protected]>");
MODULE_DESCRIPTION("A hello module");
MODULE_ALIAS("printf_hello");
编译完成后，加载模块。如果不指定模块参数的值，那么就会打印函数中已 经定义的值。如果按照如下指定：
# depmod
# modprobe vser baudrate=115200 port=1,2,3,4 name="hello"
# dmesg
我们会发现内核会按照我们指定的参数进行打印，而原来的参数值会被覆盖掉。
同样的我们可以去/sys/mododule/hello/ 目录下面去看看我们给参数。
二、内核模块的依赖关系
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在前面的代码中，我们使用了printk函数。我们知道他是内核函数，可是我们在只build模块的情况下，原来的代码竟然build过了。这是为什么呢？
原来，我们刚才的代码并没有仅仅是进行了编译并没有进行链接。编译出来的hello.ko文件是一个普通的ELF目标文件，使用file命令和nm命令可以得到该模块的相关的细节信息。
# file hello.ko # nm hello.ko此时呢，printk对整个文件而言是一个未决符号，因为他放在其他文件中(内核源码：/kernel/printk/printk.c)。所以我们编译时并不知道这个函数的地址，那么我们该怎么解决呢？其实这里Linux使用了一个很巧妙的类似于动态链接的方式。下面来说明一下：
首先介绍一下EXPORT_SYMBOL的宏将printk导出，其目的是为动态加载的模块提供地址信息。(当然啦，此处我们也可以使用另一个宏：EXPORT_SYMBOL_GPL来进行导出）
我们可以在Linux的源码该函数的实现代码中找到这样一行代码：
EXPORT_SYMBOL(printk);其目的是为动态加载的模块提供printk的地址信息。
工作原理大概是这样的：利用EXPORT_SYMBOL宏生成一个特定的结构并放到ELF文件的一个特定的段中，在内核的启动过程中，会将符号确切地址填充到这个结构的特定成员中。模块加载时，加载程序将去处理未决符号，在特殊段汇总搜索符号的名字，如果找到，则将获得的地址填充在被加载模块的相应段中，这样符号的地址就可以确定了。利用这种方式处理未决符号，就相当于把连接的过程推后进行了动态链接。和普通的应用程序使用共享库函数的道理是类似的。内核中有大量的符号导出，为模块提供丰富的基础设施。
同样的，推广一下，如果一个模块需要提供全局变量或函数给到另外的模块使用，那么就需要将这些符号导出。
这样细心的小伙伴就会发现了，两个模块之间会存在依赖关系。
为了方便我们这里命名两个不同的模块：模块A、模块B。
模块A提供给了模块B一些全局变量和全局函数。
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如果我们在使用insmod命令加载模块B时，就必须先加载模块A。因为模块B使用了模块A导出的符号。如果没有加载模块A而先加载模块B，那么加载时就会失败，因为加载过程中因为处理那些未决符号而失败。
这里我们要说明一下，上一篇博客提到的模块加载指令modprobe命令优于insmod的地方了。modprobe可以自动加载被依赖的模块，而这又归功于depmod命令将会生成模块的依赖信息保存在/lib/modules/3.14.0-32-gener.c/modules.dep文件中。3.14.0-32-gener.c为内核源码版本。
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因为两个模块存在依赖关系，如果分别编译连个模块，将会出现警告，并且几遍加载顺序正确，加载也不会成功。
这是因为，在编译模块时，模块B在内核符号表中找不到由模块A提供的一些函数和变量，而这些符号也不知道模块A的存在。解决的办法有两个：1.将两个模块一起编译。2.将模块A放到内核源码中，现在内核源码下编译完所有的模块再编译模块B。
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卸载模块时，要先卸载模块模块B，在卸载模块A。否则，因为模块A会被模块B使用而无法卸载。
内核将会创建模块依赖关系的链表，只有当这个模块的依赖链表为空时，模块才能被卸载。
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三、总结
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Linux内核是一个开源的项目，世界上有很多优秀的开发者在对齐进行着维护。为了与时俱进，Linux内核也在不断的更新换代。而这对于我们这些内核开发者而言，影响是巨大。因为每一次更新换代，Linux就有可能将一些以前的接口等进行修改，或者直接被剔除内核。那么如果改动了，我们之前编写的内核模块的调用的接口部分，那么对我们的影响是巨大的。内核模块.ko文件中会记录内核源码信息、系统结构想你想、函数接口信息等，在开启版本控制选项的内核中加载一个模块时，啮合将核对这些信息，如果不一致就会拒绝加载。所以呢，作为一个内核开发者，我们应该时刻关注Linux版本的更新详情。当然啦，如果你一直用同一个版本进行开发，而不到算进行跟换内核版本的话也是没有影响的。
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下面总结一下内核莫夸与普通应用程序之间的区别：
- 内核模块时操作系统的一部分，运行在内核空间；而应用程序运行在用户空间。
- 内核模块中的函数是被动的调用，比如模块的初始化函数和清除函数分别在模块加载和卸载时调用，而应用程序则是顺序执行，然后通常进入一个循环反复调用某些函数。
- 内核模块处于C函数库之下，自然不能调用C库函数，当然啦，内核源码中会有相似的实现，例如printk函数；而应用程序却可以随意调用C库函数。
- 内核模块要做一些清除性的工作，比如在一个操作失败后或者在诶和的清除函数中；而应用程序的有些工作通常可以不用做，比如在程序退出前关闭打开的文件。因为操作系统(内核)会帮它去做。
- 内核模块如果产生了非法访问将会导致整个系统的崩溃(如野指针)，所以在进行内核块编程的时候，一定要注意指针的使用；而应用程序访问了非法内存只会影响自己，因为操作系统(内核)会帮它去处理。
- 内核模块中的并发更多，比如中断、多处理器；而应用程序中一般只考虑多进程或多线程。
- 整个内核的空间调用链上只有4kb或8kb的栈，相对于应用程序来说非常的小。如果需要更大内存空间通常需要动态分配。
- 虽然printk和printf的行为非常相似，但是通常printk不支持浮点数，例如要打印一个浮点变量。编译时会出现警告，并且模块也不会加载成功。内核开发中应该避免使用浮点数。
好啦，说了这么多。下一步分开始字符设备的驱动了。
