致谢:

微信公众号:嵌入式企鹅圈 每天都新增爱好者关注,感谢大家的支持和大牛们的建议。

本人将竭力出品很多其它优质的原创文章回馈大家的厚爱。

引子:模块化机制长处

模块化机制(module)是Linux系统的一大创新。是Linux驱动开发和执行的基础(当然,module并不不过支撑驱动)。

其长处在于:

1.在系统执行动态载入模块。扩充内核的功能。

不须要时能够卸载。

2. 改动内核功能,不必又一次所有编译整改内核,仅仅须要编译对应模块就可以。

3.模块目标代码一旦被载入重定位到内核,其作用域和静态链接的代码全然等价。

本文重点阐述Linux module载入的来龙去脉,当中的奥秘就在于对宏module_init的解读。

一、模块样例

hello_module.c代码例如以下:

#include <linux/module.h> /* Needed by all modules */

#include <linux/kernel.h> /* Needed for KERN_ALERT */

#include <linux/init.h> /*Needed for __init */

static int __init test_init(void){

printk(KERN_ALERT"Hello world!\n");

return 0;

}

static void __exit test_exit(void){

printk(KERN_ALERT"Goodbye world!\n");

}

module_init(test_init);

module_exit(test_exit);

二、模块编程要点

1.头文件 linux/module.h、linux/kernel.h、linux/init.h

2. 定义模块的初始化函数test_init(名字随意)和卸载函数test_exit(名字随意)。

3. 用宏module_init声明初始化函数,用宏module_exit声明卸载函数。

三、模块执行

模块代码有两种执行的方式:

1. 编译成可动态载入的module。并通过insmod来动态载入,接着进行初始化。

2. 静态编译链接进内核,在系统启动过程中进行初始化。

有些模块是必需要编译到内核。和内核一起执行的。从不卸载,如vfs、platform_bus等等。

四、静态链接和初始化

Make menuconfig时选择将模块编译到内核即为静态链接,或者直接在makefile文件里指定为obj-y
+=hello_module.o

1module宏展开

头文件路径:include/linux/init.h

//静态编译链接时未定义宏MODULE

#ifndef MODULE

typedef int (*initcall_t)(void);

#define __define_initcall(level,fn,id)
\

static initcall_t __initcall_##fn##id
__used \

__attribute__((__section__(".initcall" level ".init"))) = fn

#define device_initcall(fn) __define_initcall("6",fn,6)

#define __initcall(fn) device_initcall(fn)

#define module_init(x) __initcall(x);

所以:

module_init(test_init)展开为:

__initcall(test _init)->

device_initcall(test _init)->

__define_initcall("6", test _init,6)->

static initcall_t __initcall_test_init_6
__attribute__((__section__(".initcall6.init"))) = test_init;

即是定义了一个类型为initcall_t的函数指针变量__initcall_test_init_6。并赋值为test_init。该变量在链接时会链接到section(.initcall6.init).

2linux链接脚本

路径 arch/arm/kernel/vmlinux.ld.S

#include <asm-generic/vmlinux.lds.h>

SECTIONS{

INIT_CALLS

}

路径:include/ asm-generic/vmlinux.lds.h

#define INIT_CALLS \

VMLINUX_SYMBOL(__initcall_start) = .; \

INITCALLS \

VMLINUX_SYMBOL(__initcall_end) = .;

#define INITCALLS \

….

*(.initcall6.init) \

可见__initcall_test_init_6将会链接到section(.initcall6.init).

3初始化

在linux启动的第三个阶段kernel_init的函数里会调用:

路径init/main.c

Kernel_init

do_basic_setup

do_initcalls

static void __init do_initcalls(void){

initcall_t *fn;

for (fn = __early_initcall_end; fn < __initcall_end; fn++)

do_one_initcall(*fn);

}

即取出函数指针__initcall_test_init_6的值并进行调用,即运行test_init。

五、动态链接载入和初始化

Make menuconfig时选择将模块编译成模块即为动态链接。或者直接在makefile文件里指定为obj-m
+=hello_module.o

编译成模块的命令是:

make –C $KERNEL_PATH M=$MODULE_PATH modules

即使用linux根文件夹下的makefile,运行该makefile下的modules伪目标。对当前模块进行编译。编译的结果是可重定位文件,insmod载入时才完毕终于的链接动作。

1Module编译选项

Linux根文件夹下的makefile定义了modules伪目标会用到的编译选项。

//即定义宏MODULE,-D是GCC定义宏的语法。

MODFLAGS = -DMODULE

//GCC编译模块代码时会用到该选项,即定义宏MODULE。这与在头文件里用#define
MODULE是一样的。

CFLAGS_MODULE = $(MODFLAGS)

2Module_init宏展开

头文件路径:include/linux/init.h

#ifndef MODULE /*编译成module时定义了宏MODULE*/

#else /* MODULE obj-m*/

typedef int (*initcall_t)(void);

#define module_init(initfn) \

static inline initcall_t __inittest(void) \

{ return initfn; } \

int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));

__inittest不过为了检測定义的函数是否符合initcall_t类型,假设不是__inittest类型在编译时将会报错。所以真正的宏定义是:

#define module_init(initfn)

int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));

alias属性是GCC的特有属性,将定义init_module为函数initfn的别名。所以module_init(test_init)的作用就是定义一个变量名init_module,其地址和test_init是一样的。

3Hello_module.mod.c

编译成module的模块都会自己主动产生一个*.mod.c的文件,Hello_module.mod.c的内容例如以下:

struct module __this_module

__attribute__((section(".gnu.linkonce.this_module"))) = {

.name = KBUILD_MODNAME,

.init = init_module,

#ifdef CONFIG_MODULE_UNLOAD

.exit = cleanup_module,

#endif

.arch = MODULE_ARCH_INIT,

};

即定义了一个类型为module的全局变量__this_module,其成员init即为init_module。也即是test_init.而且该变量会链接到section(".gnu.linkonce.this_module").

4动态载入

insmod是busybox提供的用户层命令:

路径busybox/modutils/ insmod.c

insmod_main

bb_init_module

init_module

路径busybox/modutils/modutils.c:

# define init_module(mod, len, opts) .\

syscall(__NR_init_module, mod, len, opts)

该系统调用相应内核层的sys_init_module函数。

路径:kernel/module.c

SYSCALL_DEFINE3(init_module,…)

//载入模块的ko文件,并解释各个section,重定位

mod = load_module(umod, len, uargs);

//查找section(".gnu.linkonce.this_module")

modindex = find_sec(hdr, sechdrs, secstrings,

".gnu.linkonce.this_module");

//找到Hello_module.mod.c定义的module数据结构

mod = (void *)sechdrs[modindex].sh_addr;

if (mod->init != NULL)

ret = do_one_initcall(mod->init); //调用test_init.

模块的传參、符号导出、模块依赖等机制以后再另文描写叙述

Linux模块化机制和module_init的更多相关文章

  1. Linux模块机制浅析

    Linux模块机制浅析   Linux允许用户通过插入模块,实现干预内核的目的.一直以来,对linux的模块机制都不够清晰,因此本文对内核模块的加载机制进行简单地分析. 模块的Hello World! ...

  2. Linux模块机制浅析_转

    Linux模块机制浅析 转自:http://www.cnblogs.com/fanzhidongyzby/p/3730131.htmlLinux允许用户通过插入模块,实现干预内核的目的.一直以来,对l ...

  3. 【ARM-Linux开发】Linux模块机制浅析

    Linux模块机制浅析   Linux允许用户通过插入模块,实现干预内核的目的.一直以来,对linux的模块机制都不够清晰,因此本文对内核模块的加载机制进行简单地分析. 模块的Hello World! ...

  4. android & Linux uevent机制

    Linux uevent机制 Uevent是内核通知android有状态变化的一种方法,比如USB线插入.拔出,电池电量变化等等.其本质是内核发送(可以通过socket)一个字符串,应用层(andro ...

  5. 利用linux信号机制调试段错误(Segment fault)

    在实际开发过程中,大家可能会遇到段错误的问题,虽然是个老问题,但是其带来的隐患是极大的,只要出现一次,程序立即崩溃中止.如果程序运行在PC中,segment fault的调试相对比较方便,因为可以通过 ...

  6. Linux 内存机制详解宝典

    Linux 内存机制详解宝典 在linux的内存分配机制中,优先使用物理内存,当物理内存还有空闲时(还够用),不会释放其占用内存,就算占用内存的程序已经被关闭了,该程序所占用的内存用来做缓存使用,对于 ...

  7. Linux Namespaces机制——实现

    转自:http://www.cnblogs.com/lisperl/archive/2012/05/03/2480573.html 由于Linux内核提供了PID,IPC,NS等多个Namespace ...

  8. Linux Namespaces机制

    转自:http://www.cnblogs.com/lisperl/archive/2012/05/03/2480316.html Linux Namespaces机制提供一种资源隔离方案.PID,I ...

  9. Linux分页机制之概述--Linux内存管理(六)

    1 分页机制 在虚拟内存中,页表是个映射表的概念, 即从进程能理解的线性地址(linear address)映射到存储器上的物理地址(phisical address). 很显然,这个页表是需要常驻内 ...

随机推荐

  1. 1.1输出“hello,world”

    #include<iostream> using namespace std; int main() { cout<<"Hello, World!"< ...

  2. [转]linux之patch命令

    转自:http://blog.chinaunix.net/uid-9525959-id-2001542.html patch [选项] [原始文件 [补丁文件]] [功能] 给文件1应用补丁文件变成另 ...

  3. activiti 表——介绍

    Activiti 用到的表都是act_开头 下面分别来介绍下 activiti 所用到的表: Act_RE_* 表示 RepositoryService接口所操作的表:包含了流程定义信息 .流程静态资 ...

  4. 将电脑浏览器User-Agent识别改成手机浏览器UA几种简单方法

    第一种方法:修改浏览器的快捷方式 右击桌面上的Chrome浏览器图标,在弹出的右键菜单中选择“复制”,复制一个图标副本到桌面.右击该副本,选择“属性”,打开相应的对话框,在“目标”文本框的字符后面添加 ...

  5. x264

    x264 x264  h264  1. x264调用主要过程 x264_param_default():设置参数集结构体x264_param_t的缺省值. x264_picture_alloc():为 ...

  6. SSH整合框架+mysql简单的实现

    SSH整合框架+mysql简单的实现 1. 框架整合原理: struts2整合Spring 两种: 一种struts2自己创建Action,自动装配Service : 一种 将Action交给Spri ...

  7. 用最简单的脚本完成supertab的基本功能并实现一个更加合理的功能

    supertab是vim的一个出名的插件, 相信会vim的人没几个不知道的, 我在之前的<<vim之补全1>>中首先说明的也是它, supertab实现的功能简单的说就是用ta ...

  8. python mongodb压力测试脚本

    $ pip install pymongo #!/usr/bin/env python #coding=utf-8 #Author: Ca0Gu0 from pymongo import MongoC ...

  9. if({1,0}, , )

    =VLOOKUP(F2,IF({1,0},D2:D10,C2:C10),2,),用F2作为查找条件,对D列进行查找,如果改成{0,1}则是对C列为查找范围.返回内存数组,对F2进行精确查找. 为什么写 ...

  10. 初学者怎么才能快速学会Python?

    提起对Python的印象,除了全能之外恐怕就是简单易学了.很多人都在推荐新手学Python入门,毕竟语法简单.语句简洁,所谓“人生苦短我用Python”绝不是一句空话.不过也不能忽视一点:Python ...