Linux网络驱动架构和源代码路径

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蓝色忧郁花 2024-07-19 09:01:53

文章标签 Linux网络驱动架构和源代码路径 linux 驱动程序字符设备 文章分类 架构后端开发

最近实习，公司项目搞的是平板开发，而我分配的任务是将驱动加载到内核中。

　　准备工作，必要知识了解：加载有两种方式，一种是动态加载和卸载即模块加载，另一种是直接编译进入内核；Linux内核把驱动程序划分为3种类型：字符设备、块设备和网络设备。字符设备和块设备可以像文件一样被访问。它们的主要区别不在于能否seek，而是在于系统对于这两种类型设备的管理方式。应用程序对于字符设备的每一个I/O操作，都会直接传递给系统内核对应的驱动程序；而应用程序对于块设备的操作，要经过系统的缓冲区管理，间接传递给驱动程序处理。块设备的这种管理方式是为存储提供优化的；而字符设备的管理方式是为操作提供优化的。至于网络设备，它在Linux系统中是一类比较特殊的设备它不像字符设备或块设备那样通过对应的设备文件节点去访问，内核也不再通过read和write等调用去访问网络设备。Linux的网络系统主要是基于BSD UNIX的套接字机制，在系统和驱动程序之间有专门的数据结构进行数据传输，系统支持对数据发送和数据接收缓存，提供流量控制机制，提供更多的协议支持。

作为小白一个，从最简单的HelloWorld开始。

HelloWorld源程序：

#ifndef MODULE
#define MODULE
#endif

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

MODULE_LICENCE("GPL");

static int hello_init(void)  
{     
        printk("Hello world\n");
        return 0;
}   
    
static void hello_exit(void) 
{   
        printk("Goodbye World\n");
}   
    
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

此程序非常简单，但需注意的是对于一个驱动程序，有一个入口函数hello_init()，相当于main函数，此处两个头文件问题比较大，后面在说！

建立好源程序之后，需要一个makefile文件，来执行此程序：

obj-m := HelloWorld.o
KDIR  := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD   := $(shell pwd)
default:
    【tab】make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

在Helloworld源文件和Makefile文件所在目录下直接make,这是以上一般网上教程的做法，但我这却无法编译通过，报的错误是：无法找到该文件或目录，经过一番努力，发现问题在内核源码树上。

为什么要装内核源码树呢？原因是源码树中有相应的头文件和函数的实现，没有源码树，自己写的应用程序就没办法执行起来。驱动程序中自己写的要包含哪些头文件，都是在源码树下的文件夹里，这个都包含在内核里了。

驱动程序作为一个模块连接到内核模块并运行在内核空间里。引用LDD上的一句话“因为2.6内核的模块要和内核源代码树中的目标文件连接，通过这种方式，可得到一个更加健壮的模块加载器，但是需要这些目标文件存在于内核目录树中”。这里提到的内核目录树就是我们在运行我们自己构造的模块前，需要在我们的系统中已经配置好内核源代码树，然后在把构造好的目标模块和内核树连接起来再运行。

查看自己的系统里有没有配置好内核树的方法：在/lib/modules/2.6.35-30-generic目录下面，看看有没有build文件夹，如果有的话，说明我们的系统里已经有内核树了，如果没有的话，就需要自己构建一个内核树了。

　　构造内核树的步骤如下：

1、安装编译内核所需的软件（要用 make menuconfig命令的话得安装，用make oldconfig的话就不用安装）。

sudo apt-get install build-essential kernel-package libncurses5-dev fakeroot

2、下载内核源码

apt-cache search linux-source

执行用这条命令系统会提示你安装适合你内核版本的内核源码

apt-get install Linux-source-2.6.35

执行这条命令就会自动下载并安装适合我系统内核的Linux-source-2.6.35这个内核源码

3、解压内核源码包
进入/usr/src/,能找到linux-source-2.6.35.tar.bz2,用解压命令解压之。

tar jxvf linux-source-2.6.32.tar.bz2

4、拷贝/boot目录下的config-2.6.35-30-generic到刚才解压好的目录下并改名为.config

sudo cp /boot/config-2.6.35-30-generic /usr/src/linux-source-2.6.35/.config

5、切换到root用户,进行内核配置

sudo -i cd /usr/src/linux-source-2.6.35 make menuconfig

接着会出现一个配置界面，选择最后面的两个选项：
load an Alternate configuration File 和 save an Alternate configuration File
分别保存并退出，再退出配置环境。
6、编译内核
这个内核的编译要在管理员账号下运行

#cd /usr/src/linux-source-2.6.35 #make

如果电脑是双核的话可以在make后面加个参数，例如：

make -j4

make的过程时间比较长，我在虚拟机里编译用了2小时左右。。。

再执行

#make bzImage

结束后，可以看到在当前目录下产生一个vmlinux文件。

7、编译模块
在编译模块时候可能会出现如下问题：
（ld: /ubuntu/omnibook/sections.lds: No such file: No such file or directory）

解决方法是：
在/usr/src/linux-source-2.6.35/ubuntu/omnibook/Makefile中的ifeq($(KERNELRELEASE),)的前面增加一句：

PWD=$(shell pwd)

然后再开始编译模块

#make modules

再执行

make modules_install

命令后在/lib/modules目录下面产生一个目录

后再测试HelloWorld模块：

1、加载模块到内核中：

#insmod ./HelloWorld.ko

2、lsmod 这个命令可以查看当前所有的驱动模块，结果应该显示hello 692 0

#lsmod|grep HelloWorld

3、把hello这个模块移除掉