表一应用程序与内核模块程序的比较

模块和内核都在内核空间运行，模块编程在一定意义上说就是内核编程。因为内核版本的每次变化，其中的某些函数名也会相应地发生变化，因此模块编程与内核版本密切相关。

1. #include  <module.h >
2. #include  <kernel.h >
3. #include  <init.h >
4. MODULE_LICENSE("GPL");
5. staticint__initlkp_init(void)
6. {
7. printk(KERN_ALERT"HelloWorld!\n");
8. return0;
9. }
10. staticvoid__exitlkp_cleanup(void)
11. {
12. printk(KERN_ALERT"ByeWorld!\n");
13. }
14. module_init(lkp_init);
15. module_exit(lkp_cleanup);
16. MODULE_AUTHOR("heyutao");
17. MODULE_DESCRIPTION("hello");

2编写Makefile文件，与hello.c放在同一个目录里

 

(注意makefile里面要求的tab)

KERNELBUILD:=/lib/modules/$(shelluname-r)/build是编译内核模块需要的Makefile的路径，Ubuntu下是

3.编译模块

#sudo make(调用第一个命令default)

#sudo make clean

4.插入模块，让其工作。注意必须是root权限

#sudo insmod  ./hello.ko我们用dmesg就可以看到产生的内核信息啦，Helloworld!

#sudo rmmod./hello再用dmesg可以看到Byeworld!

备注：如果一个模块包含多个.c文件（eg：1.c，2.c），则应该使用如下方式编写Makefile，

obj-m :=modulename.o

module-objs := 1.o 2.o

一、字符设备基础知识

内核里有驱动，我们操作这些驱动文件的方法是操纵内核给我们提供的文件操作API，比如OPEN(),close()函数等。

      linux系统将设备分为3类：字符设备、块设备、网络设备。

每一个字符设备或块设备都在/dev目录下对应一个设备文件。linux用户程序通过设备文件（或称设备节点）来使用驱动程序操作字符设备和块设备。

在Linux字符设备驱动中:

用户空间访问该设备的程序:

a -- 通过Linux系统调用，如open（） 、                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             read( )、write( )，来“调用”file_operations来定义字符设备驱动提供给VFS的接口函数;

二、cdev 结构体解析

      在Linux内核中，使用cdev结构体来描述一个字符设备，cdev结构体的定义如下：

1. <include/linux/cdev.h>
2. struct cdev {
3. struct kobject kobj;                  //内嵌的内核对象.
4. struct module *owner;                 //该字符设备所在的内核模块的对象指针.
5. const struct file_operations *ops;    //该结构描述了字符设备所能实现的方法，是极为关键的一个结构体.
6. struct list_head list;                //用来将已经向内核注册的所有字符设备形成链表.
7. dev_t dev;                            //字符设备的设备号，由主设备号和次设备号构成.
8. unsigned int count;                   //隶属于同一主设备号的次设备号的个数.
9. };

 

内核给出的操作struct cdev结构的接口主要有以下几个:

a -- void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);

其源代码如代码清单如下：

1. void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
2. {
3. memset(cdev, 0, sizeof *cdev);
4. INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);
5. kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);
6. cdev->ops = fops;
7. }

      该函数主要对struct cdev结构体做初始化，最重要的就是建立cdev 和 file_operations之间的连接：

(1) 将整个结构体清零；

(2) 初始化list成员使其指向自身；

(3) 初始化kobj成员；

(4) 初始化ops成员；

     该函数主要分配一个struct cdev结构，动态申请一个cdev内存，并做了cdev_init中所做的前面3步初始化工作(第四步初始化工作需要在调用cdev_alloc后，显式的做初始化即: .ops=xxx_ops).

其源代码清单如下：

1. struct cdev *cdev_alloc(void)
2. {
3. struct cdev *p = kzalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL);
4. if (p) {
5. INIT_LIST_HEAD(&p->list);
6. kobject_init(&p->kobj, &ktype_cdev_dynamic);
7. }
8. return p;
9. }

     在上面的两个初始化的函数中，我们没有看到关于owner成员、dev成员、count成员的初始化；其实，owner成员的存在体现了驱动程序与内核模块间的亲密关系，struct module是内核对于一个模块的抽象，该成员在字符设备中可以体现该设备隶属于哪个模块，在驱动程序的编写中一般由用户显式的初始化 .owner = THIS_MODULE, 该成员可以防止设备的方法正在被使用时，设备所在模块被卸载。而dev成员和count成员则在cdev_add中才会赋上有效的值。

       该函数向内核注册一个struct cdev结构，即正式通知内核由struct cdev *p代表的字符设备已经可以使用了。

当然这里还需提供两个参数：

(1)第一个设备号 dev，

(2)和该设备关联的设备编号的数量。

这两个参数直接赋值给struct cdev 的dev成员和count成员。

d -- void cdev_del(struct cdev *p)；

     该函数向内核注销一个struct cdev结构，即正式通知内核由struct cdev *p代表的字符设备已经不可以使用了。

     从上述的接口讨论中，我们发现对于struct cdev的初始化和注册的过程中，我们需要提供几个东西

(1) struct file_operations结构指针；

(2) dev设备号；

 建立一个字符设备之前，驱动程序首先要做的事情就是获得设备编号。其这主要函数在<linux/fs.h>中声明：

分配之设备号的最佳方式是：默认采用动态分配，同时保留在加载甚至是编译时指定主设备号的余地。

如果你向函数register_chrdev传递为0的主设备号，那么返回的就是动态分配的主设备号。副作用就是既然你无法得知主设备号，你就无法预先建立一个设备文件。有多种解决方法:第一种方法是新注册的驱动模块会输出自己新分配到的主设备号，所以我们可以手工建立需要的设备文件。第二种是利用文件/proc/devices新注册的驱动模块的入口，要么手工建立设备文件，要么编一个脚本去自动读取该文件并且生成设备文件。第三种是在我们的模块中，当注册成功时，使用mknod系统调用建立设备文件并且在驱动模块调用函数cleanup_module前，调用rm删除该设备文件。