linux内核编译与开发

一.Linux内核简介
linux kernel map：

linux 系统体系结构：

linux kernel体系结构：
arm有7种工作模式，x86也实现了4个不同级别RING0-RING3,RING0级别最高，
这样linux用户代码运行在RING3下，内核运行在RING0,这样系统本身就得到了
充分的保护

用户空间(用户模式)转到内核空间(系统模式)方法：
·系统调用
·硬件中断

linux kernel 体系结构：

虚拟文件系统VFS:
VFS(虚拟文件系统)隐藏各种文件系统的具体细节，为文件操作提供统一的接口

linux DOC 编译生成:

linux源根目录/Documentation/00-INDEX:目录索引
linux源根目录/Documentation/HOWTO:指南
·生成linux内核帮助文档:在linux源根目录(Documentation) 执行make htmldocs

ubuntu16下需要执行sudo apt-get install xmlto安装插件才可生成doc文档

后面开发中经常要改的是arch，drivers中的代码

模块安装与卸载:
1)加载：insmod hello.ko
2)卸载：rmmod hello
3)查看：lsmod
4)加载(自动寻找模块依赖)：modprobe hello
modprobe会根据文件/lib/modules/version/modules.dep来查看要加载的模块，看它是否还依赖于其他模块，如果是,会先找到这些模块，把它们先加载到内核

实例分析：
1)moduleDep/1(一个模块的编译)

 1 #include <linux/module.h>
 2 #include <linux/init.h>
 3
 4 //模块入口函数
 5 //__init:表示代码段中的子段,里面的内容只运行一次并且回收内存.
 6 static int __init hello_init(void)
 7 {
 8     printk(KERN_EMERG "hello world!\n");
 9     return 0;
10 }
11 //模块卸载函数
12 //__exit:
13 static void __exit hello_exit(void)
14 {
15     printk(KERN_EMERG "hello exit!\n");
16 }
17 //内核符号导出 函数
18 int add_integar(int a,int b)
19 {
20     return a+b;
21 }
22 int sub_integar(int a,int b)
23 {
24     return a-b;
25 }
26
27 module_init(hello_init);
28 module_exit(hello_exit);
29 //函数导出
30 EXPORT_SYMBOL(add_integar);
31 EXPORT_SYMBOL(sub_integar);

makefile:

#第一次执行KERNELRELEASE是空的,所以执行else里面的
ifneq ($(KERNELRELEASE),)

obj-m :=hello.o

#else块
else

KDIR:= /lib/modules/2.6.18-53.el5/build

all:
#KDIR    依赖内核模块源代码路径(内核编译安装路径)
#PWD     表示内核代码在哪(当前目录)
#modules 编译的是模块
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules 

clean:
    rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers *.order

endif

2)moduleDep/2(两个模块的编译)

 1 #include <linux/module.h>
 2 #include <linux/init.h>
 3 //模块可选信息
 4 MODULE_LICENSE("GPL");//许可证声明
 5 MODULE_AUTHOR("liyuan");//作者声明
 6 MODULE_DESCRIPTION("This module is a param example.");//模块描述
 7 MODULE_VERSION("V1.0");//模块别名
 8 MODULE_ALIAS("a simple module");//模块别名
 9
10 //模块参数
11 static char *name = "liyuan arg";
12 static int age = 30;
13 //S_IRUGO是参数权限，也可以用数字
14 module_param(age,int,S_IRUGO);
15 module_param(name,charp,S_IRUGO);
16
17
18 //使用外部文件函数
19 extern int add(int a,int b);
20
21
22 //声明 外部内核符号 函数
23 extern int add_integar(int a,int b);
24 extern int sub_integar(int a,int b);
25
26 static int __init mains_init(void)
27 {
28      //多文件编译
29
30     printk(KERN_EMERG"param hi");
31     int vle=add(1,2);
32     printk(KERN_EMERG"add value:%d\n",vle);
33     //模块参数
34
35      printk(KERN_EMERG" name : %s\n",name);
36      printk(KERN_EMERG" age : %d\n",age);
37
38     //使用其他模块的函数(内核符号导出)
39     int adds=add_integar(3,1);
40     int subs=sub_integar(3,1);
41     printk(KERN_EMERG" add_integar : %d\n",adds);
42     printk(KERN_EMERG" sub_integar : %d\n",subs);
43     return 0;
44 }
45
46 static void __exit mains_exit(void)
47 {
48     printk("param exit!");
49 }
50
51 module_init(mains_init);
52 module_exit(mains_exit);

add.c

int add(int a,int b)
{
    return a+b;
}

makefile

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
#两个以上内核源文件 生成单独的内核模块名ma

#内核ma
obj-m :=ma.o
#下面的ma-objs前面必须和上面一样为ma
ma-objs := mains.o add.o

else

KDIR:= /lib/modules/2.6.18-53.el5/build

all:
        make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
    rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers *.order

endif

运行带参模块：insmod hello.ko name=yuan age=12
内核符号导出(/proc/kallsyms记录了内核中所有导出的符号的名字与地址):
一个内核模块的运行依赖另一个内核模块的函数实现，必须先运行第一个内核模块，这样就需要进行内核符号导出。

注意：
错误信息:disagrees about version of symbol struct_module insmod:error inserting ...
开发内核模块时会出现，内核模块不匹配的情况.是你当前运行的linux内核与编译连接所依赖的
内核版本不匹配，解决方法：
·使用modprobe --force-modversion强行插入
·可使用uname -r进行查看当前运行的内核版本

printk内核打印:
在<linux/kernel.h>中printk有8个优先级，按优先级递减的是：
·KERN_EMERG 0
用于紧急的消息，常常是那些崩溃的消息
·KERN_ALERT 1
需要立刻行动的消息
·KERN_CRIT 2
严重情况
·KERN_ERR 3
错误情况
·KERN_WARNING(printk默认级别) 4
有问题的警告
·KERN_NOTICE 5
正常情况，但是仍然值得注意
·KERN_INFO 6
信息消息
·KERN_DEBUG 7
用作调试消息

不管是哪个级别的都会在/var/log/messages里面打印出来(messages可以删除后，运行内核进行测试内核打印情况)控制台打印(优先级配置/proc/sys/kernel/printk)

6 4 1 7
·Console_loglevel
·Default_message_loglevel
·Minimum_console_level
·Default_console_loglevel

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