linux內(nèi)核是一個整體是結(jié)構(gòu)。因此向內(nèi)核添加任何東西?；蛘邉h除某些功能 ,都十分困難。為了解決這個問題。引入了內(nèi)核機制。從而可以動態(tài)的想內(nèi)核中添加或者刪除模塊。模塊不被編譯在內(nèi)核中,因而控制了內(nèi)核的大小。然而模塊一旦被插入內(nèi)核,他就和內(nèi)核其他部分一樣。這樣一來 就會曾家一部分系統(tǒng)開銷。同時,如果模塊出現(xiàn)問題。,也許會帶來系統(tǒng)的崩潰。

1、1模塊的實現(xiàn)機制:

啟動時,由函數(shù) void inti_modules() 來初始化模塊。因為啟動事很多時候沒有模塊。這個函數(shù)往往把內(nèi)核自 身當(dāng)作一個虛模塊。如由系統(tǒng)需要,則調(diào)用一系列以sys 開頭的函數(shù),對模塊進(jìn)行操作。如:sys_creat_modules(),sys_inti_modules() , sys_deldte_modules()等等。

這里會用到一些模塊的數(shù)據(jù)就結(jié)構(gòu),在/usr/scr/linux/include/linux/module.h 中,有興趣的朋友可以找出來一看 。塊的加入有兩種方法:一是手動加入:如:insmod modulename。另一種是根據(jù)需要,動態(tài)的加載模塊。如你執(zhí)行命令: $mount -t msdos /dev/hdd /mnt/d 時。系統(tǒng)便自動加載 FAT模塊,以支持MSDOS的文件系統(tǒng)。

1、2 模塊編程

寫一個模塊,必須有一定的多進(jìn)程編程基礎(chǔ)。因為你變得程序不是以一個獨立的程序的來運行的。另外,因為,模塊需要 在內(nèi)核模式下運行,會遇到在內(nèi)和空間和用戶空間數(shù)據(jù)交換的問題。一般的數(shù)據(jù)復(fù)制函數(shù)無法完成這一個過程。因此系 統(tǒng)已入了一些特殊的函數(shù)以用來完成內(nèi)核空間和用戶空間數(shù)據(jù)的交換。這些函數(shù)有:void put _user (type valude,type *u_addr) memcpy_tofs()等等,有興趣的朋友可以仔細(xì)的看看所有的函數(shù),以及他們的用法。需要說明的是。模塊編程河內(nèi)核的版本有很大的關(guān)系。如果版本不通可能造成,內(nèi)核模塊不能編譯,或者。在運行這個模塊時,出現(xiàn)不可測結(jié)果。如:系統(tǒng)崩潰等。

明白了這些以后。你就可以嘗試著編寫內(nèi)核模塊了。對于每一個內(nèi)核模塊來說。必定包含兩個函數(shù) int init_module() 這個函數(shù)在插入內(nèi)核時啟動,在內(nèi)核中注冊一定的功能函數(shù),或者用他的代碼代替內(nèi)和中某些函數(shù)的內(nèi)容(估計這些函數(shù)是空的)。因此,內(nèi)和可以安全的卸載。(個人猜測)int cleanup_module() 當(dāng)內(nèi)核模塊謝載時,調(diào)用。將模塊從內(nèi)核中清除。

同其他的程序設(shè)計教程一樣 ,我們給出一個hello world 的例子:

/*hello.c a module programm*/ 

/* the program runing under kernel mod and it is a module*/ 

#include" linux/kernerl.h" 

#include"llinux/module.h" 

/* pross the CONFIG_MODVERSIONS*/ 

#if CONFIG_MODVERSIONS==1 

#define MODVERSIONS 

#include""linux/modversions.h" 

#end if 

　 

/* the init function*/ 

int init_module() 

{ 

printk(" hello world !n'); 

printd(" I have runing in a kerner mod@!!n"); 

return 1; 

} 

/* the distory function*/ 

int cleanup_module() 

{ 

printk(" I will shut down myself in kernerl mod /n)"; 

retutn 0; 

}

這樣一個例子就完成了。我們也寫一個makefile 的例子,以適于我們在大程序重的應(yīng)用。一下是makfile 文件的內(nèi)容:

# a makefile for a module 

CC=gcc 

MODCFLAGS:= -Wall _DMODULE -D_KERNEL_ -Dlinux 

hello.o hello.c /usr/inculde?linux/version.h 

CC $(MODCFLAGS) 0c hello.c 

echo the module is complie completely

然后你運行make 命令 得到hello.o 這個模塊運行:

$insmod hello.o 

hello world! 

I will shut down myself in kernerl mod 

$lsmod 

hello (unused) 

…

$remmod 

I will shut down myself in kernerl mod

這樣你的模塊就可以隨意的插入和刪除了。linux中的大部分驅(qū)動程序,是以模塊的形式編寫的。這些驅(qū)動程序源碼可以修改到內(nèi)核中,也可以把他們編譯成模塊形勢,在需要的時候動態(tài)加載。

一個典型的驅(qū)動程序,大體上可以分為這么幾個部分:

1、注冊設(shè)備

在系統(tǒng)初啟,或者模塊加載時候,必須將設(shè)備登記到相應(yīng)的設(shè)備數(shù)組,并返回設(shè)備的主驅(qū)動號,例如:對快設(shè)備來說調(diào) 用 refister_blkdec()將設(shè)備添加到數(shù)組blkdev中。并且獲得該設(shè)備號。并利用這些設(shè)備號對此數(shù)組進(jìn)行索引。對于 字符驅(qū)動設(shè)備來說,要使用 module_register_chrdev()來獲得祝設(shè)備的驅(qū)動號。然后對這個設(shè)備的所有調(diào)用都用這個設(shè)備號來實現(xiàn)。

2、定義功能函數(shù)

對于每一個驅(qū)動函數(shù)來說。都有一些和此設(shè)備密切相關(guān)的功能函數(shù)。那最常用的塊設(shè)備或者字符設(shè)備來說。都存在著諸如 open() read() write() ioctrol()這一類的操作。當(dāng)系統(tǒng)社用這些調(diào)用時。將自動的使用驅(qū)動函數(shù)中特定的模 塊。來實現(xiàn)具體的操作。而對于特定的設(shè)備。上面的系統(tǒng)調(diào)用對應(yīng)的函數(shù)是一定的。

如:在塊驅(qū)動設(shè)備中。當(dāng)系統(tǒng)試圖讀取這個設(shè)備(即調(diào)用read()時),就會運行驅(qū)動程序中的block_read() 這個函數(shù)。打開新設(shè)備時會調(diào)用這個設(shè)備驅(qū)動程序的device_open() 這個函數(shù)。

3、謝載模塊

在不用這個設(shè)備時,可以將他卸載。主要是從/proc 中取消這個設(shè)備的特殊文件。可用特定的函數(shù)實現(xiàn)。

下面我們列舉一個字符設(shè)備驅(qū)動程序的框架。來說明這個過程。

/* a module of a character device */ 

　 

/* some include files*/ 

#include"param.h" 

#include"user.h" 

#include"tty.h" 

#include"dir.h" 

#include”fs.h" 

　 

/* the include files modules need*/ 

#include"linux/kernel.h" 

#include"linux/module.h" 

#if CONFIG_MODBERSIONS==1 

degine MODBERSIONS 

#include" linux.modversions.h" 

#endif 

#difine devicename mydevice 

/* the init funcion*/ 

int init_module() 

{ 

int tag=module_register_chrdev(0,mydevice,&Fops); 

if (tag<0) 

{ 

printk("the device init is erro!n"); 

return 1; 

} 

return 0; 

} 

　 

/*the funcion which the device will be used */ 

int device_open () 

{ 

……

} 

int device_read () 

{ 

……

} 

int device_write () 

{ 

……

} 

int device_ioctl () 

{ 

……

} 

…… 

/* the deltter function of this module*/ 

int cleanup_module() 

{ 

int re=module_unregister_chrdev(tag,mydevice); 

if( re<0) 

{ 

printk("erro unregister the module !!n"); 

return 1; 

} 

return 0; 

}