《Linux內核修煉之道》精華分享與討論(10)——模塊機制與“Hello World!”

有一種感動,叫內牛滿面,有一種機制,叫模塊機制。顯然,這種模塊機制給那些Linux的 發燒友們帶來了方便,因爲模塊機制意味着人們可以把龐大的Linux內核劃分爲許許多多個小的模塊。對於編寫設備驅動程序的開發者來說,從此以後他們可以 編寫設備驅動程序卻不需要把她編譯進內核,不用reboot機器,她只是一個模塊,當你需要她的時候,你可以把她抱入懷中(insmod),當你不再需要 她的時候,你可以把她一腳踢開(rmmod)。 

於是,忽如一夜春風來,內核處處是模塊。讓我們從一個偉大的例子去認識模塊。這就是傳說中 的"Hello World!",這個夢幻般的名字我們看過無數次了,每一次她出現在眼前,就意味着我們開始接觸一種新的計算機語言了。(某程序員對書法十分感興趣,退休 後決定在這方面有所建樹。於是花重金購買了上等的文房四寶。一日,飯後突生雅興,一番磨墨擬紙,並點上了上好的檀香,頗有王羲之風範,又具顏真卿氣勢,定 神片刻,潑墨揮毫,鄭重地寫下一行字:hello world) 

請看下面這段代碼,她就是Linux下的一個最簡單的模塊。當你安裝這個模塊的時候,她會 用她特有的語言向你表白:“Hello,world!”,而後來你卸載了這個模塊,你無情拋棄了她,她很傷心,她很絕望,但她沒有抱怨,她只是淡淡地 說,“Goodbye,cruel world!”(再見,殘酷的世界!)

/************ hello.c *********************/

     1 #include <linux/init.h>  /* Needed for the macros */
  2 #include <linux/module.h> /* Needed for all modules */
  3 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
  4 MODULE_AUTHOR("fudan_abc");
  5
  6 static int __init hello_init(void)
  7 {
  8         printk(KERN_ALERT "Hello, world!\n");
    9         return 0;
   10 }
  11
   12 static void __exit hello_exit(void)
    13 {
   14         printk(KERN_ALERT "Goodbye, cruel world\n");
    15 }
   16
    17 module_init(hello_init);
    18 module_exit(hello_exit);
 

你需要使用module_init()和module_exit(),你可以稱它們爲函 數,不過實際上它們是一些宏,你可以不用去知道她們背後的故事,只需要知道,在Linux Kernel 2.6的世界裏,你寫的任何一個模塊都需要使用它們來初始化或退出,或者說註冊以及後來的註銷。 

當你用module_init()爲一個模塊註冊了之後,在你使用insmod這個命令去 安裝的時候,module_init()註冊的函數將會被執行。而當你用rmmod這個命令去卸載一個模塊的時候,module_exit()註冊的函數 將會被執行。module_init()被稱爲驅動程序的初始化入口(driver initialization entry point)。 

怎麼樣演示以上代碼的運行呢?沒錯,你需要一個Makefile。

1 # To build modules outside of the kernel tree, we run "make"
   2 # in the kernel source tree; the Makefile these then includes this
   3 # Makefile once again.
    4 # This conditional selects whether we are being included from the
    5 # kernel Makefile or not.
    6 ifeq ($(KERNELRELEASE),)
   7
    8     # Assume the source tree is where the running kernel was built
    9     # You should set KERNELDIR in the environment if it's elsewhere
    10     KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
   11     # The current directory is passed to sub-makes as argument
   12     PWD := $(shell pwd)
    13
    14 modules:
    15         $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
    16
    17 modules_install:
    18         $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install
    19
    20 clean:
    21         rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions
    22
    23 .PHONY: modules modules_install clean
    24
    25 else
    26     # called from kernel build system: just declare what our modules are
    27     obj-m := hello.o
    28 endif
 

在lwn.net上可以找到這個例子,你可以把以上兩個文件放在你的某個目錄下,然後執行 make,也許你不一定能成功,因爲Linux Kernel 2.6要求你編譯模塊之前,必須先在內核源代碼目錄下執行make,換言之,你必須先配置過內核,執行過make,然後才能make你自己的模塊。原因就 不細說了,你按着要求的這麼去做就行了。在內核頂層目錄make過之後,你就可以在你當前放置Makefile的目錄下執行make了。make之後你就 應該看到一個叫做hello.ko的文件生成了,恭喜你,這就是你將要測試的模塊。

執行命令,

#insmod hello.ko  

同時在另一個窗口,用命令tail -f /var/log/messages察看日誌文件,你會看到Hello world被打印了出來。再執行命令,

#rmmod hello.ko  

此時,在另一窗口你會看到Goodbye,cruel world!被打印了出來。 

到這裏,我該恭喜你,因爲你已經能夠編寫Linux內核模塊了。這種感覺很美妙,不是嗎? 你可以嘲笑秦皇漢武略輸文采唐宗宋祖稍遜風騷,還可以嘲笑一代天驕成吉思汗只識彎弓射大雕了。是的,阿嬌姐姐告訴我們,只要我喜歡,還有什麼不可以。 

       日後我們會看到,2.6內核中,每個模塊都是以module_init開始,以module_exit結束。對大多數人來說沒有必要知道這是爲什麼,記住 就可以了,對大多數人來說,這就像是1+1爲什麼等於2一樣,就像是兩點之間最短的是直線,不需要證明,如果一定要證明兩點之間直線最短,可以扔一塊骨頭 在B點,讓一條狗從A點出發,你會發現狗走的是直線,是的,狗都知道,咱還能不知道嗎?

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