模块的一些基础知识

hanzg

对Linux内核而言， 模块是可有可无的特色。 这项特色必得在编译内核时，选择适当的选项才得以成功。 就我所知道的， 所有发行系統的内核，都是以模块化定为预设选项的。

我们甚至于可以替系统设计新的模块， 并且有内核载入执行，而不用重新编译内核， 也不用重新启动系统。

当一模块载入内核时， 便成了内核的一部份， 因此：

这个模块可以使用内核中所有的函數，而且可以存取所有的参数和数据结构。

这个模块会以处理器最高层次的档位来执行。 就 i386 的体系结构来说，就是第 0层的环 (ring level 0)； 这么一来， 这个模块就可以针对 I/O，做各式各样的存取动作， 并执行一般程序所无法执行的指令。

模块的代码段和数据段， 都是直接映射到物理内存上去的，也就是说这种模块不可能做"分页 (paging)" 的动作。这么说来， 在模块执行期间， 就不可能会产生分页错误的问题了。

如同我们所看到的， 动态载入模块已经有一些实时系统的特点：动态载入模块， 会避免由分页错误所造成的时间延迟，而且动态载入模块， 可以存取所有的硬件资源。

模块可以用 "C语言" 来写。 这里举个例子（要执行下面所提到的命令，最好是以 su、root 的身份登陆系统）：

example1.c

  #define MODULE
  #include <linux/module.h>
  #include <linux/cons.h>
  static int output=1;

  int init_module(void) {
    printk("Output= %d\n",output);
    return 0;
  }
  void cleanup_module(void){   
    printk("Adi, Bye, Chao, Ovuar, \n");
  }

以下一行的参数来编译 example1.c：

# gcc -I /usr/src/linux/include/linux -O2 -Wall -D__KERNEL__ -c example1.c
选项 -c 是要求 gcc 在产生目标文件之后就停下來，不要再做连接的动作了。 最后的結果是一个目标文件， example1.o。

内核缺少标准输出函数， 因此我们不可以用 printf() 这个函数，而要以内核所提供的 printk()函数来代替。 printk() 和 printf() 几乎没有什么两样， 唯一的差別是 printk() 会把输出的结果，送到内核的环缓冲区 (ring buffer)里面。这个缓冲区是系统所有信息集中的地方， 就像开机时所看到的信息，都可以在这个环缓冲区找到。 任何时候， 我们都可以用 dmseg 命令查看环缓冲区的內容， 或是直接检验 /proc/kmsg 这个文件。

注意到这个模块里并没有main() 函数， 反而有个不带任何参数的 init_module()函数。 cleanup_module() 是最后一个释放模块前，所必须呼叫的函数。 insmod 是用来载入模块，然后执行模块的。

  # insmod example1.o

现在我们已经安装好 example1 模块了， 而且也执行了 example1 的 init_module()函数。 要看结果， 请用下列的命令：

  # dmesg | tail -1
  Output= 1   

命令 lsmod 会列出当前所有载入核心中的模块：

# lsmod
Module    Pages   Used by:
example1      1          0
sb            6          1
uart401       2  [sb]    1
sound        16  [sb uart401]  0 (autoclean)

最后呢，我们用 rmmod 来释放模块：

  # rmmod example1
  # dmesg | tail -2
  Output= 1
  Adi, Bye, Chao, Orvua,     

dmesg 显示了函数 cleanup_module() 已经执行了。

现在我们只差还不知道怎么把参数传递给模块了。 这个方法出奇的简单，只要指定数值給参数， 再由 insmod 把参数传递给模块就行了。例如：

  # insmod ejemplo1.o output=4
  # dmesg | tail -3
  Output= 1
  Ads, Bye, Chao, Orvua,
  Output= 4               

现在模块大大小小的事情该知道的都知道了，还愣着干什么，赶紧学着写一个啊！