1、 linux 内核模块简介
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。
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。
2、 模块特点：
）模块本身并不被编译入内核，从而控制了内核的大小。
）模块一旦被加载，他就和内核中的其他部分完全一样。
3、 最简单的模块
1) 下面是一个最简单的内核模块例子：
表 1 “hello world” 2.6内核模块
#include <linux/init.h> /* printk() */
#include <linux/module.h> /* __init __exit */
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*/
{
printk(KERN_INFO " Hello World enter\n");
return 0;
}
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*/
{
printk(KERN_INFO " Hello World exit\n ");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_AUTHOR("dengwei"); /*模块作者，可选*/
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); /*模块许可证明，描述内核模块的许可权限，必须*/
MODULE_DESCRIPTION("A simple Hello World Module"); /*模块说明，可选*/
MODULE_ALIAS("a simplest module"); /*模块说明，可选*/2) 以下是编译上述模块所需的编写的makefile
表 2 2.6内核模块编译makefile
obj-m :=hello.o //目标文件
#module-objs := file1.o file.o //当模块有多个文件组成时，添加本句
KDIR :=/usr/src/linux //内核路径
PWD := $(shell pwd) //模块源文件路径
all:
$(MAKE) -C $(KDIR) SUBDIRS=$(PWD) modules
@rm -rf *.mod.*
@rm -rf .*.cmd
@rm -rf *.o
@rm -rf Module.*
clean:
rm -rf *.ko最终会编译得到：hello.ko文件
使用insmod hello.ko将模块插入内核，然后使用dmesg 即可看到输出提示信息。
3) 模块操作函数
4、 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：
static int __init myModule_init(void)
{
/* Module init code */
PRINTK("myModule_init\n");
return 0;
}
module_init(myModule_init);模块加载函数必须以“module_init(函数名)”的形式被指定。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。
在linix2.6 内核中，可以使用：
request_module(module_name);
或request_module(“char-marjor-%d-%d”);
来加载其它内核模块。
2） 模块卸载函数
典型的模块卸载函数形式如下：
static void __exit myModule_exit(void)
{
/* Module exit code */
PRINTK("myModule_exit\n");
return;
}
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。
3） 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：
static char *string_test = “this is a test”;
static num_test = 1000;
module_param (num_test,int,S_IRUGO);
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.
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，这些文件爱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lsmod时，使用都好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。
/*==================================================================
A simple kernel module: "hello world"
===================================================================*/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
static char *string_test="this is a test";
static int num_test=1000;
static int __init hello_init(void)
{
printk(KERN_INFO "Hello World enter\n");
printk(KERN_INFO "the test string is %s\n",string_test);
printk(KERN_INFO "the test num is %d\n",num_test);
return 0;
}
static void __exit hello_exit(void)
{
printk(KERN_INFO " Hello World exit\n ");
}
module_param(num_test,int,S_IRUGO);
module_param(string_test,charp,S_IRUGO);
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_AUTHOR("dengwei");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_DESCRIPTION("A simple Hello World Module");
MODULE_ALIAS("a simplest module");当执行 insmod hello_param.ko 时，执行dmesg 查看内核输出信息：
Hello World enter
the test string is： this is a test
the test num is ：1000当执行 insmod heello_param.ko num_test=2000 string_test=”edit by dengwei”，执行dmesg查看内核输出信息：
Hello World enter
the test string is： edit by dengwei
the test num is ：20004） 导出符号
Linix 2.6 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
/*=================================================================
A simple kernel module to introduce export symbol
=================================================================*/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
int add_integar(int a,int b)
{
return a+b;
}
int sub_integar(int a,int b)
{
return a-b;
}
EXPORT_SYMBOL(add_integar);
EXPORT_SYMBOL(sub_integar);执行 cat /proc/kallsyms | grep integar 即可找到以下信息，表示模块确实被加载到内核表中。
f88c9008 r __ksymtab_sub_integar [export_symb]
f88c9020 r __kstrtab_sub_integar [export_symb]
f88c9018 r __kcrctab_sub_integar [export_symb]
f88c9010 r __ksymtab_add_integar [export_symb]
f88c902c r __kstrtab_add_integar [export_symb]
f88c901c r __kcrctab_add_integar [export_symb]
f88c9000 T add_integar [export_symb]
f88c9004 T sub_integar [export_symb]
13db98c9 a __crc_sub_integar [export_symb]
e1626dee a __crc_add_integar [export_symb]5） 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。
MODULE_AUTHOR("dengwei");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_DESCRIPTION("A simple Hello World Module");
MODULE_ALIAS("a simplest module");6） 模块的使用计数
Linux2.4内核中，模块使用MOD_INC_USE_COUNT、MOD_DEC_USE_COUNT宏来管理自己被使用的次数。
Linux2.6内核中，提供了模块计数管理接口 try_module_get(&module) 和 module_put(&module)，从而取代linux2.4内核中的模块使用计数管理宏。
Int try_module_get( struct *module);
该函数用于增加模块使用次数，若返回值为0，表示调用失败，希望使用的模块没有被加载或正在被加载中。
Void module_put(struct * module);
用于减少模块使用次数。
这两个函数的引入与使用与linux2.6下设备模型密切相关。Linux2.6内核为不同类型的设备定义了struct module *owner 域，用来指向管理此设备的模块。当开始使用某个设备时，使用try_module_get 函数去增加管理此设备的ower模块的使用次数，不用时调用 module_put(&module) 函数减少使用次数。这样，当设备在使用时，管理设备的模块不能被卸载，只有当设备不再不使用时，相应的模块才可以卸载。
