编写属于你的第一个Linux内核模块

发表于:2014-9-30 10:16

字体: | 上一篇 | 下一篇 | 我要投稿

 作者:linux.cn    来源:51Testing软件测试网采编

#
Linux
分享:
  内核编程常常看起来像是黑魔法,而在亚瑟 C 克拉克的眼中,它八成就是了。Linux内核和它的用户空间是大不相同的:抛开漫不经心,你必须小心翼翼,因为你编程中的一个bug就会影响到整个系统。浮点运算做起来可不容易,堆栈固定而狭小,而你写的代码总是异步的,因此你需要想想并发会导致什么。而除了所有这一切之外,Linux内核只是一个很大的、很复杂的C程序,它对每个人开放,任何人都去读它、学习它并改进它,而你也可以是其中之一。
  学习内核编程的最简单的方式也许就是写个内核模块:一段可以动态加载进内核的代码。模块所能做的事是有限的——例如,他们不能在类似进程描述符这样的公共数据结构中增减字段(LCTT译注:可能会破坏整个内核及系统的功能)。但是,在其它方面,他们是成熟的内核级的代码,可以在需要时随时编译进内核(这样就可以摒弃所有的限制了)。完全可以在Linux源代码树以外来开发并编译一个模块(这并不奇怪,它称为树外开发),如果你只是想稍微玩玩,而并不想提交修改以包含到主线内核中去,这样的方式是很方便的。
  在本教程中,我们将开发一个简单的内核模块用以创建一个/dev/reverse设备。写入该设备的字符串将以相反字序的方式读回(“Hello World”读成“World Hello”)。这是一个很受欢迎的程序员面试难题,当你利用自己的能力在内核级别实现这个功能时,可以使你得到一些加分。在开始前,有一句忠告:你的模块中的一个bug就会导致系统崩溃(虽然可能性不大,但还是有可能的)和数据丢失。在开始前,请确保你已经将重要数据备份,或者,采用一种更好的方式,在虚拟机中进行试验。
  尽可能不要用root身份
  默认情况下,/dev/reverse只有root可以使用,因此你只能使用sudo来运行你的测试程序。要解决该限制,可以创建一个包含以下内容的/lib/udev/rules.d/99-reverse.rules文件:
  SUBSYSTEM=="misc", KERNEL=="reverse", MODE="0666"
  别忘了重新插入模块。让非root用户访问设备节点往往不是一个好主意,但是在开发其间却是十分有用的。这并不是说以root身份运行二进制测试文件也不是个好主意。
  模块的构造
  由于大多数的Linux内核模块是用C写的(除了底层的特定于体系结构的部分),所以推荐你将你的模块以单一文件形式保存(例如,reverse.c)。我们已经把完整的源代码放在GitHub上——这里我们将看其中的一些片段。开始时,我们先要包含一些常见的文件头,并用预定义的宏来描述模块:
  #include <linux/init.h>
  #include <linux/kernel.h>
  #include <linux/module.h>
  MODULE_LICENSE("GPL");
  MODULE_AUTHOR("Valentine Sinitsyn <valentine.sinitsyn@gmail.com>");
  MODULE_DESCRIPTION("In-kernel phrase reverser");
  这里一切都直接明了,除了MODULE_LICENSE():它不仅仅是一个标记。内核坚定地支持GPL兼容代码,因此如果你把许可证设置为其它非GPL兼容的(如,“Proprietary”[专利]),某些特定的内核功能将在你的模块中不可用。
  什么时候不该写内核模块
  内核编程很有趣,但是在现实项目中写(尤其是调试)内核代码要求特定的技巧。通常来讲,在没有其它方式可以解决你的问题时,你才应该在内核级别解决它。以下情形中,可能你在用户空间中解决它更好:
  你要开发一个USB驱动 —— 请查看libusb。
  你要开发一个文件系统 —— 试试FUSE。
  你在扩展Netfilter —— 那么libnetfilter_queue对你有所帮助。
  通常,内核里面代码的性能会更好,但是对于许多项目而言,这点性能丢失并不严重。
  由于内核编程总是异步的,没有一个main()函数来让Linux顺序执行你的模块。取而代之的是,你要为各种事件提供回调函数,像这个:
  static int __init reverse_init(void)
  {
  printk(KERN_INFO "reverse device has been registered\n");
  return 0;
  }
  static void __exit reverse_exit(void)
  {
  printk(KERN_INFO "reverse device has been unregistered\n");
  }
  module_init(reverse_init);
  module_exit(reverse_exit);
31/3123>
《2023软件测试行业现状调查报告》独家发布~

关注51Testing

联系我们

快捷面板 站点地图 联系我们 广告服务 关于我们 站长统计 发展历程

法律顾问:上海兰迪律师事务所 项棋律师
版权所有 上海博为峰软件技术股份有限公司 Copyright©51testing.com 2003-2024
投诉及意见反馈:webmaster@51testing.com; 业务联系:service@51testing.com 021-64471599-8017

沪ICP备05003035号

沪公网安备 31010102002173号