Linux内核编程Hello World

1. ker_HelloWorld.c程序编写

这里首先给出编写的源代码程序，后面对每行代码进行一一说明。

#include 
#include 
#include 

static char * cmd = "";
module_param(cmd, charp, S_IRUGO);

static int __init helloworld_init(void)
{
	printk(KERN_ALERT "Hello world module init with cmd %s\n", cmd); 
	return 0;
}

static void __exit helloworld_exit(void)
{
	printk(KERN_ALERT "Hello world module exit\n"); 
}

module_init(helloworld_init); 
module_exit(helloworld_exit); 

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("o_o"); 
MODULE_DESCRIPTION("Hello World Module"); 
MODULE_VERSION("0.0.1"); 
MODULE_ALIAS("Hi");

• #include

包含这个库，在一般的编译器程序中会报错。

原因是因为linux的/usr/include/linux/目录中并没有init.h这个头文件，但是这对我们kernel内核编程时不影响的。

因为后面我们并不是直接使用gcc对该ker_HelloWorld.c文件进行编译。

• module_param

static char * cmd = "";
module_param(cmd, charp, S_IRUGO);

声明了一个静态字符指针变量 cmd，使用 module_param 宏将其注册为内核参数，charp是一个数据类型，表示字符指针类型，权限为 S_IRUGO，即允许读取。

使得内核中的其他函数能够调用该内核参数cmd

• static int __init helloworld_init(void)

static int __init helloworld_init(void)
{
	printk(KERN_ALERT "Hello world module init with cmd %s\n", cmd); 
	return 0;
}

定义一个静态函数，将相应的信息Hello world module init with cmd %s\n输出到系统日志中。

printk是Linux内核中用于输出信息的一种函数。它的作用类似于用户空间中的printf函数，但它输出的信息不是直接出出到终端等设备，而是通过内核日志缓冲区输出到系统日志中。

__init和__initdata告诉内核这些函数和数据只在初始化期间使用，一旦初始化完成，它们就不再需要，从而可以释放掉它们占用的内存，从而提高系统的性能和效率。

所以该函数名称中的__init关键字表示这是一个初始化函数。

• static void __exit helloworld_exit(void)

static void __exit helloworld_exit(void)
{
	printk(KERN_ALERT "Hello world module exit\n"); 
}

定义一个静态函数，将相应的信息Hello world module exit\n输出到系统日志中。

__exit告诉内核这些函数只在模块卸载时使用，一旦模块被卸载，它们就不再需要，从而可以释放掉它们占用的内存，从而提高系统的性能和效率。

所以该函数名称中的__exit关键字表示这是一个清理函数，该函数在模块卸载时被调用。

• module_init(helloworld_init);

将函数helloworld_init注册为当前内核模块的初始化函数，当这个内核模块被加载到系统中时，内核会自动调用这个函数来完成其初始化工作。

• module_exit(helloworld_exit);

将函数helloworld_exit注册为当前内核模块的退出函数，当这个内核模块被卸载时，内核会自动调用这个函数来完成其退出工作。

• MODULE_LICENSE(“GPL”);

MODULE_LICENSE() 是一个 Linux 内核模块中的宏，用于声明模块的许可证信息。

表示该模块的许可证是 GPL（GNU通用公共许可证）。

• MODULE_AUTHOR(“o_o”);

MODULE_AUTHOR() 是一个 Linux 内核模块中的宏，用于声明模块的作者信息。

表示模块的作者是 “o_o”。

• MODULE_DESCRIPTION(“Hello World Module”);

MODULE_DESCRIPTION() 是一个 Linux 内核模块中的宏，用于声明模块的描述信息。

表示该模块的描述信息为 “Hello World Module”。

• MODULE_VERSION(“0.0.1”);

MODULE_VERSION() 是一个 Linux 内核模块中的宏，用于声明模块的版本号。

表示该模块的版本号为 “0.0.1”。

• MODULE_ALIAS(“Hi”);

2. Makefile文件解读

# Makefile 4.0
obj-m := ker_HelloWorld.o
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
LINUX_KERNEL := $(shell uname -r)
LINUX_KERNEL_PATH := /usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL)

all:
	make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
	make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean

• obj-m := ker_HelloWorld.o

1. Makefile文件中的obj-m是什么意思?

在Makefile文件中，obj-m是指要编译成内核模块的目标文件名。它通常用于构建Linux内核模块。obj-m表示目标是一个模块，而不是一个可执行文件。该目标文件名的扩展名通常是“.ko”。

第一行指定了要编译的内核模块的文件名，这里是ker_HelloWorld.o。

• CURRENT_PATH := $(shell pwd)

CURRENT_PATH变量指定了当前目录的路径，它使用shell命令pwd来获取当前路径。

• LINUX_KERNEL := $(shell uname -r)

LINUX_KERNEL变量指定了当前系统的内核版本号，它使用uname命令获取。

• LINUX_KERNEL_PATH := /usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL)

LINUX_KERNEL_PATH变量指定了Linux内核源代码的路径，它使用Linux内核版本号拼接而成。

• all

all:
	make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules

all规则使用make命令在$LINUX_KERNEL_PATH目录下构建内核模块，M参数指定了模块代码所在的目录是$(CURRENT_PATH)。

• clean

clean:
	make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean

• clean规则使用make命令在$LINUX_KERNEL_PATH目录下清除内核模块的所有编译结果，M参数指定了模块代码所在的目录是$(CURRENT_PATH)。

3. 运行

在上述工作均完成以后，我们在当前目录执行make命令生成内核模块module

make

在文件目录中看到的一个以.ko后缀结尾的文件即为内核模块

通过以下命令加载该内核模块

sudo insmod ker_HelloWorld.ko

在通过lsmod命令查看加载的内核模块，即可发现我们已经将编写的模块加入到内核中

在通过dmesg查看内核相关信息，可以发现系统内核中打印出来了我们helloworld_init(void)函数打印的内容。

通过以下命令将模块从内核中删除

sudo rmmod ker_HelloWorld

• 带参数将模块插入内核中

sudo insmod ker_HelloWorld.ko cmd="o_o'"

通过以下指令即可将当前目录所生成的相应模块删除

make clean