内核模块开发¶
Linux 内核管理着计算机的所有资源，为上层应用程序提供统一的编程接口( 系统调用 )，屏蔽底层设备的差异。 由于不同用户物理设备以及对内核功能需求的差异性，需要一种类似插件的运行机制——编写插件实现所需功能，然后嵌入到内核中，与内核形成一个整体。
Linux内核模块 便是这样的插件。 作为 Linux 内核的扩展手段，可以在运行时动态加载和卸载。 那么，一个内核模块是怎么编写的呢？与普通程序编写有什么区别呢？
程序开发经常以 hello world 程序入门，因为这是最简单的。
本文也通过一个最简单的内核模块，演示如何一步步编写一个内核模块。
结构¶
内核模块与普通程序不同，没有执行流。 可以这样理解，内核模块实现一些函数，作为回调函数注册到内核中。 在内核加载/卸载时，或者其他应用程序调用系统调用时，注册的回调函数才得到调用。
有两个最基本的回调函数 init 和 exit ，分别由 module_init 和 module_exit 登记，分别在模块加载和卸载的时候执行。
下面实现的 hello world 内核模块，将只实现这两个最基本的函数。
内核模块支持 参数 ，用户借此控制内核模块的行为。 参数有默认值，可以在加载时指定，也可以在通过 proc 伪文件系统等手段动态修改。
此外，内核模块还需要带一些描述信息，包括 许可证 、 作者 、 描述 以及 版本 等等。
描述信息由 MODULE_ 系列宏指定， modinfo 等命令可以展示这些信息。
编码¶
开干了！新建一个文件， hello.c 用于实现一个玩具型内核模块—— hello 模块。
hello 模块只实现 init 和 exit 函数，分别在加载和卸载时往内核日志输出一条记录。 同时，也演示了参数的使用方式——通过参数控制日志输出内容。
/**
* FileName: hello.c
* Author: Chen Yanfei
* @contact: fasionchan@gmail.com
* @version: $Id$
*
* Description:
*
* Changelog:
*
**/
// 引入相关内核头文件
#include <linux/module.h>
// 内核模块信息，包括许可证、作者、描述和版本等
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Fasion Chan");
MODULE_DESCRIPTION("An hello worlk module for demonstration");
MODULE_VERSION("1.0");
// 内核模块参数，加载时指定或者动态指定，以此控制模块行为
static char *name = "world";
module_param(name, charp, S_IRUGO);
MODULE_PARM_DESC(name, "Whom this module say hello to");
// 初始化函数，在加载时调用，分配资源准备执行环境
// 这里只是往内核日志输出一行记录
static int __init hello_init(void)
{
printk(KERN_INFO "HELLO: Hello %s, this is hello module speaking\n", name);
return 0;
}
// 清理函数，在卸载时调用，回收资源销毁执行环境
static void __exit hello_exit(void)
{
printk(KERN_INFO "HELLO: Goodbye %s", name);
}
// 登记初始化函数及清理函数
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
编译¶
内核模块代码已经写好了，怎样知道写得对不对呢？ 编译运行一下不就知道了？可问题是如何编译呢？ 跟普通程序一样吗？用 gcc 来编译？
没错，内核模块用 gcc 来编译，但不会直接运行 gcc 。 我们需要先准备一个 Makefile ，内容如下：
obj-m+=hello.o
all:
make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build/ M=$(PWD) modules
clean:
make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build/ M=$(PWD) modules
好了之后，我们再命令行下运行 make 即可：
$ ls
hello.c Makefile
$ make
make -C /lib/modules/3.16.0-4-amd64/build/ M=/home/fasion/hello modules
make[1]: Entering directory '/usr/src/linux-headers-3.16.0-4-amd64'
make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-headers-3.16.0-4-amd64'
CC [M] /home/fasion/hello/hello.o
Building modules, stage 2.
MODPOST 1 modules
CC /home/fasion/hello/hello.mod.o
LD [M] /home/fasion/hello/hello.ko
make[1]: Leaving directory '/usr/src/linux-headers-3.16.0-4-amd64'
$ ls
hello.c hello.ko hello.mod.c hello.mod.o hello.o Makefile modules.order Module.symvers
看到 hello.ko 文件生成，意味着编译大功告成了！ 该文件就是二进制内核模块目标文件，其他文件的作用不再深入讨论。
顺便提一句， Makefile 中分成 all 和 clean 两节。 其中 all 用来编译， clean 用来清理编译环境：
$ make clean
make -C /lib/modules/3.16.0-4-amd64/build/ M=/home/fasion/hello clean
make[1]: Entering directory '/usr/src/linux-headers-3.16.0-4-amd64'
make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-headers-3.16.0-4-amd64'
CLEAN /home/fasion/hello/.tmp_versions
CLEAN /home/fasion/hello/Module.symvers
make[1]: Leaving directory '/usr/src/linux-headers-3.16.0-4-amd64'
$ ls
hello.c Makefile
可以看到，运行了 make clean 后，所有编译生成的文件都清理掉了，只剩源码文件和 Makefile 。
运行¶
内核模块编译完成后，要怎么使用呢？跟普通程序直接运行不同，内核模块需要加载到内核里面发挥作用。 使用 insmod 命令加载内核模块：
$ ls
hello.c hello.ko hello.mod.c hello.mod.o hello.o Makefile modules.order Module.symvers
$ sudo insmod hello.ko
$ dmesg
[ 14.226777] 00:00:00.000718 main OS Product: Linux
[ 14.226814] 00:00:00.000779 main OS Release: 3.16.0-4-amd64
[ 14.226845] 00:00:00.000814 main OS Version: #1 SMP Debian 3.16.7-ckt20-1+deb8u4 (2016-02-29)
[ 14.226873] 00:00:00.000844 main OS Service Pack: #1 SMP Debian 3.16.7-ckt20-1+deb8u4 (2016-02-29)
[ 14.226912] 00:00:00.000872 main Executable: /opt/VBoxGuestAdditions-5.0.8/sbin/VBoxService
00:00:00.000873 main Process ID: 716
00:00:00.000874 main Package type: LINUX_64BITS_GENERIC
[ 14.232015] 00:00:00.005962 main 5.0.8 r103449 started. Verbose level = 0
[ 4368.359895] HELLO: Hello world, this is hello module speaking
内核模块加载后，用 dmesg 命令看到，内核模块初始化时输出的一条内核日志。
加载内核模块时怎么指定参数的值呢？ 下面演示移除内核模块，并以 fasion 为 name 参数值重新挂载：
$ sudo rmmod hello
$ sudo insmod hello.ko name=fasion
操作完成后，用 dmesg 可以看到以下内核日志：
[ 4368.359895] HELLO: Hello world, this is hello module speaking
[ 4812.067761] HELLO: Goodbye world
[ 4841.011892] HELLO: Hello fasion, this is hello module speaking
第二次挂载时， name 参数的值不是默认值 world ，而是 fasion 了。
跟内核模块相关还有 insmod 、 rmmod 、 lsmod 、 modinfo 、 modprobe 等命令，用法请参考`man`文档。
