简介

在这篇文章中我介绍了如何编写一个内核模块，从需要安装哪些包，到makefile怎么写.最后是实验结果的展示和对过程中的一些细节的解释

代码地址

https://github.com/liodegwin/kernel/tree/main/module/helloworld

参考

https://linux.cn/article-3251-1.html

https://www.oschina.net/translate/writing-a-simple-linux-kernel-module?print

感谢

Photo by Alex Andrews: https://www.pexels.com/photo/photo-of-fox-sitting-on-ground-2295744/

准备

安装内核模块开发工具包和头文件

fedora安装命令如下

1 2	dnf install kernel-devel dnf install kernel-headers

其实只需要内核的头文件就能编译出内核模块，也就是第二个命令

安装的结果就是在lib/modules文件夹下多了很多文件

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[liode@liodePC:13:helloworld]$ ls /lib/modules
5.14.10-300.fc35.x86_64 5.19.8-200.fc36.x86_64
5.19.12-200.fc36.x86_64 6.0.8-200.fc36.x86_64

每一个对应一个内核版本，我这个系统升级过3次，一共有4个内核版本

对于其中的一个版本，里面的内容如下

[liode@liodePC:14:helloworld]$ ls /lib/modules/5.19.12*
build       modules.builtin.alias.bin modules.networking  systemtap
config       modules.builtin.bin    modules.order    updates
extra       modules.builtin.modinfo  modules.softdep   vdso
kernel       modules.dep        modules.symbols   vmlinuz
modules.alias   modules.dep.bin      modules.symbols.bin weak-updates
modules.alias.bin modules.devname      source
modules.block   modules.drm        symvers.gz
modules.builtin  modules.modesetting    System.map

这里面的build目录里面就是真正的内核头文件了

[liode@liodePC:37:build]$ ls
arch/      fs/    Kconfig.redhat  Module.symvers System.map
block/     include/  kernel/      net/      tools/
certs/     init/   lib/       samples/    usr/
crypto/     io_uring/ Makefile     scripts/    virt/
Documentation/ ipc/    Makefile.rhelver security/    vmlinux.h
drivers/    Kconfig  mm/        sound/     vmlinux.id

build里面有这个makefile，编译的时候会用到，十分重要

编写模块

编写源码

在hello.c中

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
static int __init hello_init(void)
{
  printk("Hello world\n");
  return 0;
}
static void __exit hello_exit(void)
{
  printk("Goodbye world\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("liodeGwin@gmail.com");

在Makefile中

obj-m := hello.o
KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
all:
  make  -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
  make  -C $(KDIR) M=$(PWD) modules clean

实验

执行make命令编译出hello.ko

执行sudo insmod hello.ko之后，首先观察打印信息dmesg

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[ 5169.258034] hello: loading out-of-tree module taints kernel.
[ 5169.258063] hello: module verification failed: signature and/or required key missing - tainting kernel
[ 5169.258822] Hello world

可以看到在安装好了之后，有打印输出

同时，lsmod看到多了一个hello的模块

1 2	[liode@liodePC:96:helloworld]$ lsmod \| grep hello hello 16384 0

移除模块之后也有打印，执行sudo rmmod hello

1	[22528.691648] Goodbye world

细节

模块的名字是由什么决定的

是makefile中的obj-m参数决定的，和module_init(hello_init)修饰的入口函数名完全没有关系

makefile的写法

总体形式

编译一个模块的make命令是下面这种形式

1	make -C 内核源码目录 M=模块源码目录 modules

我的makefile是这样的

obj-m := hello.o
KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
all:
make  -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
make  -C $(KDIR) M=$(PWD) modules clean

all这里展开之后是这样

1	make -C /lib/modules/5.19.12-200.fc36.x86_64/build M=/home/liode/nfs_dir/kernel/helloworld modules

参数介绍

-C

指的是要进入到后面的目录，找到里面的makefie，对于这里，就是内核源码目录里面的makefile

其实是makefile里面需要的一个变量，是内核makefile决定的，不是make工具的一个flag，这个变量指定了模块源文件所在的目录

modules

这个其实和M一样，是makefile中定义的变量，指明了要编译一个模块
总之，首先要指定两个目录，一个内核源码目录，一个模块源码目录。而光有目录还不行，还需要告诉make，要将那一个源文件，编译成哪一个ko文件。这就是obj-m参数的功能c

obj-m:=hello.o

hello.o是hello.c源文件默认生成的目标文件的名字，不能是其他的名字

而这句话的意思是说生成一个叫做hello.ko的ko文件，也就是说，模块的名字和源文件的名字是相同的，如果更加详细的指定不同的名字，我还不知道

KDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build

这是内核的头文件的目录，不过是我使用命令下载的，暂时还没有检测过，是否和自己手动下载的源码中头文件的部分完全一致

展开之后是这样

/lib/modules/5.19.12-200.fc36.x86_64/build

make命令详细的解释可以参考下

https://blog.csdn.net/shenwansangz/article/details/47041651?spm=1001.2101.3001.6650.2&utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7ERate-2-47041651-blog-85801028.pc_relevant_recovery_v2&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7ERate-2-47041651-blog-85801028.pc_relevant_recovery_v2&utm_relevant_index=3