一、linux内核模块简介
linux内核整体结构非常庞大，其包含的组件也非常多。我们怎么把需要的部分都包含在内核中呢？
一种办法是把所有的需要的功能都编译到内核中。这会导致两个问题，一是生成的内核会很大，二是如果我们要在现有的内核中新增或删除功能，不得不重新编译内核，工作效率会非常的低，同时如果编译的模块不是很完善，很有可能会造成内核崩溃。
linux提供了另一种机制来解决这个问题，这种集中被称为模块，可以实现编译出的内核本身并不含有所有功能，而在这些功能需要被使用的时候，其对应的代码可以被动态的加载到内核中。
二、模块特点：
1）模块本身并不被编译入内核，从而控制了内核的大小。
2）模块一旦被加载，他就和内核中的其他部分完全一样。
注意：模块并不是驱动的必要形式：即：驱动不一定必须是模块，有些驱动是直接编译进内核的；同时模块也不全是驱动，例如我们写的一些很小的算法可以作为模块编译进内核，但它并不是驱动。就像烧饼不一定是圆的，圆的也不都是烧饼一样。
三、最简单的模块分析
1）以下是一个最简单的模块例子
1. #include <linux/init.h> /* printk() */
2. #include <linux/module.h> /* __init __exit */
3.
4. static int __init hello_init(void) /*模块加载函数，通过insmod命令加载模块时，被自动执行*/
5. {
6. " Hello World enter\n");
7. return 0;
8. }
9. static void __exit hello_exit(void) /*模块卸载函数，当通过rmmod命令卸载时，会被自动执行*/
10. {
11. " Hello World exit\n ");
12. }
13.
14. module_init(hello_init);
15. module_exit(hello_exit);
16.
17. MODULE_AUTHOR("dengwei"); /*模块作者，可选*/
18. MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); /*模块许可证明，描述内核模块的许可权限，必须*/
19.
20. MODULE_DESCRIPTION("A simple Hello World Module"); /*模块说明，可选*/
21. MODULE_ALIAS("a simplest module"); /*模块说明，可选*/<span style="font-family:SimSun;font-size:18px;color:#FF0000;"><strong>
22. </strong></span>
2) 以下是编译上述模块所需的编写的makefile
1. obj-m :=hello.o //目标文件
2. #module-objs := file1.o file.o //当模块有多个文件组成时，添加本句
3. KDIR :=/usr/src/linux //内核路径，根据实际情况换成自己的内核路径，嵌入式的换成嵌入式，PC机的指定PC机路径
4. PWD := $(shell pwd) //模块源文件路径
5. all:
6. $(MAKE) -C $(KDIR) SUBDIRS=$(PWD) modules
7. @rm -rf *.mod.*
8. @rm -rf .*.cmd
9. @rm -rf *.o
10. @rm -rf Module.*
11. clean:
12. rm -rf *.ko
最终会编译得到：hello.ko文件
使用insmodhello.ko将模块插入内核，然后使用dmesg即可看到输出提示信息。
常用的几种模块操作：
insmod XXX.ko 加载指定模块
lsmod 列举当前系统中的所有模块
rmmod XXX 卸载指定模块（注意没有.ko后缀）
dmesg 当打印等级低于默认输出等级时，采用此命令查看系统日志
3）linux内核模块的程序结构
1.模块加载函数：
Linux内核模块一般以__init标示声明，典型的模块加载函数的形式如下:
1. static int __init myModule_init(void)
2. {
3. /* Module init code */
4. "myModule_init\n");
5. return 0;
6. }
7. module_init(myModule_init);
模块加载函数的名字可以随便取，但必须以“module_init(函数名)”的形式被指定；
执行insmod命令时被执行，用于初始化模块所必需资源，比如内存空间、硬件设备等；
它返回整形值，若初始化成功，应返回0，初始化失败返回负数。
2.模块卸载函数
典型的模块卸载函数形式如下：
1. static void __exit myModule_exit(void)
2. {
3. /* Module exit code */
4. "myModule_exit\n");
5. return;
6. }
7. module_exit(myModule_exit);
模块卸载函数在模块卸载的时候执行，不返回任何值，需用”module_exit(函数名)”的形式被指定。
卸载模块完成与加载函数相反的功能：
若加载函数注册了XXX，则卸载函数应当注销XXX
若加载函数申请了内存空间，则卸载函数应当释放相应的内存空间
若加载函数申请了某些硬件资源（中断、DMA、I/0端口、I/O内存等），则卸载函数应当释放相应的硬件资源
若加载函数开启了硬件，则卸载函数应当关闭硬件。
其中__init 、__exit 为系统提供的两种宏，表示其所修饰的函数在调用完成后会自动回收内存，即内核认为这种函数只会被执行1次，然后他所占用的资源就会被释放。
3.模块声明与描述
在linux内核模块中，我们可以用MODULE_AUTHOR、MODULE_DESCRIPTION、MODULE_VERSION、MODULE_TABLE、MODULE_ALIA，分别描述模块的作者、描述、版本、设备表号、别名等。
1. MODULE_AUTHOR("dengwei");
2. MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
3. MODULE_DESCRIPTION("A simple Hello World Module");
4. MODULE_ALIAS("a simplest module");
四、有关模块的其它特性
1）模块参数：
我们可以利用module_param(参数名、参数类型、参数读写属性) 为模块定义一个参数，例如：
1. static char *string_test = “this is a test”;
2. static num_test = 1000;
3. module_param (num_test,int,S_IRUGO);
4. module_param (steing_test,charp,S_ITUGO);
在装载模块时，用户可以给模块传递参数，形式为：”insmod 模块名 参数名=参数值”，如果不传递，则参数使用默认的参数值
参数的类型可以是：byte,short,ushort,int,uint,long,ulong,charp,bool；
权限：定义在linux/stat.h中，控制存取权限，S_IRUGO表示所有用户只读；
模块被加载后，在sys/module/下会出现以此模块命名的目录，当读写权限为零时：表示此参数不存在sysfs文件系统下的文件节点，当读写权限不为零时：此模块的目录下会存在parameters目录，包含一系列以参数名命名的文件节点，这些文件节点的权限值就是传入module_param()的“参数读/写权限“，而该文件的内容为参数的值。
除此之外，模块也可以拥有参数数组，形式为：”module_param_array(数组名、数组类型、数组长、参数读写权限等)”，当不需要保存实际的输入的数组元素的个数时，可以设置“数组长“为0。
运行insmod时，使用逗号分隔输入的数组元素。
下面是一个实际的例子，来说明模块传参的过程。
1. #include <linux/module.h> /*module_init()*/
2. #include <linux/kernel.h> /* printk() */
3. #include <linux/init.h> /* __init __exit */
4.
5. #define DEBUG //open debug message
6.
7. #ifdef DEBUG
8. #define PRINTK(fmt, arg...) printk(KERN_WARNING fmt, ##arg)
9. #else
10. #define PRINTK(fmt, arg...) printk(KERN_DEBUG fmt, ##arg)
11. #endif
12.
13. static char *string_test="default paramater";
14. static int num_test=1000;
15.
16. static int __init hello_init(void)
17. {
18. "\nthe string_test is : %s\n",string_test);
19. "the num_test is : %d\n",num_test);
20. return 0;
21. }
22.
23. static void __exit hello_exit(void)
24. {
25. " input paramater module exit\n ");
26. }
27.
28. module_init(hello_init);
29. module_exit(hello_exit);
30.
31. module_param(num_test,int,S_IRUGO);
32. module_param(string_test,charp,S_IRUGO);
33.
34. MODULE_AUTHOR("dengwei");
35. MODULE_LICENSE("GPL");
当执行 insmod hello_param.ko时，执行dmesg 查看内核输出信息：
1. Hello World enter
2. the test string is： this is a test
3. the test num is ：1000
当执行insmod hello_param.ko num_test=2000 string_test=“edit by dengwei”，执行dmesg查看内核输出信息：
1. Hello World enter
2. the test string is： edit by dengwei
3. the test num is ：2000
2）导出模块及符号的相互引用
Linux2.6内核的“/proc/kallsyms“文件对应内核符号表，它记录了符号以及符号所在的内存地址，模块可以使用下列宏导到内核符号表中。
EXPORT_SYMBOL(符号名)； 任意模块均可
EXPORT_SYMBOL_GPL(符号名)； 只使用于包含GPL许可权的模块
导出的符号可以被其它模块使用，使用前声明一下即可。
下面给出一个简单的例子：将add sub符号导出到内核符号表中，这样其它的模块就可以利用其中的函数
1. #include <linux/module.h> /*module_init()*/
2. #include <linux/kernel.h> /* printk() */
3. #include <linux/init.h> /* __init __exit */
4.
5. int add_test(int a ,int b)
6. {
7. return a + b;
8. }
9.
10. int sub_test(int a,int b)
11. {
12. return a - b;
13. }
14.
15. EXPORT_SYMBOL(add_test);
16. EXPORT_SYMBOL(sub_test);
17.
18. MODULE_AUTHOR("dengwei");
19. MODULE_LICENSE("GPL");
执行 cat/proc/kallsyms | grep test 即可找到以下信息，表示模块确实被加载到内核表中。
1. f88c9008 r __ksymtab_sub_integar [export_symb]
2. f88c9020 r __kstrtab_sub_integar [export_symb]
3. f88c9018 r __kcrctab_sub_integar [export_symb]
4. f88c9010 r __ksymtab_add_integar [export_symb]
5. f88c902c r __kstrtab_add_integar [export_symb]
6. f88c901c r __kcrctab_add_integar [export_symb]
7. f88c9000 T add_tes [export_symb]
8. f88c9004 T sub_tes [export_symb]
9. 13db98c9 a __crc_sub_integar [export_symb]
10. e1626dee a __crc_add_integar [export_symb]
在其它模块中可以引用此符号
1. #include <linux/module.h> /*module_init()*/
2. #include <linux/kernel.h> /* printk() */
3. #include <linux/init.h> /* __init __exit */
4.
5. #define DEBUG //open debug message
6.
7. #ifdef DEBUG
8. #define PRINTK(fmt, arg...) printk(KERN_WARNING fmt, ##arg)
9. #else
10. #define PRINTK(fmt, arg...) printk(KERN_DEBUG fmt, ##arg)
11. #endif
12.
13. extern int add_test(int a ,int b);
14. extern int sub_test(int a,int b);
15.
16. static int __init hello_init(void)
17. {
18. int a,b;
19.
20. a = add_test(10,20);
21. b = sub_test(30,20);
22. "the add test result is %d",a);
23. "the sub test result is %d\n",b);
24. return 0;
25. }
26.
27. static void __exit hello_exit(void)
28. {
29. " Hello World exit\n ");
30. }
31.
32. module_init(hello_init);
33. module_exit(hello_exit);
34.
35. MODULE_AUTHOR("dengwei");
36. MODULE_LICENSE("GPL");
