一步一步实现Linux设备驱动的Helloworld模块

学了那么多程序语言，总是有一个Hello world开头，不禁感叹Hello world的强大。呵呵，废话少说，咋们的故事当然要从这个Hello world开始。

先查看自己OS使用的内核版本
[dongliang@dongliang:~]$ uname -r
2.6.22-14-generic /* 这是我显示的结果 */

如果安装系统时，自动安装了源码。在 /usr/src 目录下有对应的使用的版本目录。例如下（我是自己下的）
[root@localhost :/usr/src]# ls
linux-headers-2.6.22-14
linux-headers-2.6.22-14-generic
linux-source-2.6.22 /*这个就是解压后的源码目录 */
linux-source-2.6.22.tar.bz2 /* 这是我下的源码 包 */

如果没有源码。（一般ubuntu 都没有吧）
查看一下可一下载的源码包（切记不要使用超级用户使用此命令否则……会提示没有此命令）
root@localhost :/usr/src# apt-cache search linux-source
linux-source - Linux kernel source with Ubuntu patches
xen-source-2.6.16 - Linux kernel source for version 2.6.17 with Ubuntu patches
linux-source-2.6.22 - Linux kernel source for version 2.6.22 with Ubuntu patches
root@localhost :/usr/src#

我选择了 linux-source-2.6.22 - Linux kernel source for version 2.6.22 with Ubuntu patches 这个～
然后 install 之

root@localhost # sudo apt-get install linux-source-2.6.22

下载完成后，在/usr/src下，文件名为：linux-source-2.6.22.tar.bz2,是一个压缩包，解压缩既可以得到整个内核的源代码：

注意 已经切换到超级用户模式

root@localhost:/usr/src# tar -jxvf linux-source-2.6.20.tar.bz2

解压后生成一个新的目录/usr/src/linux-source-2.6.22，所有的源代码都在该目录下。

进入该目录

开始配置内核 选择最快的原版的配置（默认）方式 （我是如此）

root@localhost:/usr/src/linux-source-2.6.22# make menuconfig

当然你也可以使用 自己喜欢的配置方式 如 menuconfig , xconfig(必须有GTK环境吧）。反正不用剪裁什么，所以不管那种方式能配置它就行了。

完成后,开始make 吧 这儿比较久 一般有1一个小时吧。(保证空间足够 我编译完成后 使用了1.8G） 我分区时分给/目录30G的空间，我没遇到这问题。倒是我朋友遇到了。

root@localhost:/usr/src/linux-source-2.6.22$ make

root@localhost:/usr/src/linux-source-2.6.22$ make bzImage

当然，第一个make也可以不执行，直接make bzImage。执行结束后，可以看到在当前目录下生成了一个新的文件: vmlinux, 其属性为-rwxr-xr-x。

然后 ：

root@localhost:/usr/src/linux-source-2.6.22# make modules /* 编译 模块 */

root@localhost:/usr/src/linux-source-2.6.22# make modules_install /* 安装 模块 */

执行结束之后，会在/lib/modules下生成新的目录/lib/modules/2.6.22-14-generic/
。 在随后的编译模块文件时，要用到这个路径下的build目录。至此，内核编译完成。可以重启一下系统。

至此 内核树就建立啦 原来不是很难.....

(1)linux开源当然少不了源代码的贡献，请看下边(至于什么是开源，悲剧的我现在也没整明白)：

#include <linux/init.h>  //所有模块代码中都包含一下两个头文件
#include <linux/module.h>
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); //所有模块代码都应该指定所使用的许可证

static int hello_init(void)
{
      printk(KERN_ALERT "Hello,world\n");
return 0;
}   

static void hello_exit(void)
{
      printk(KERN_ALERT "Goodbye,Cruel world\n");  

}  

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

看到这里我们明白了，驱动程序说白了就是提供函数接口给用户空间的程序调用。在c语言中都有main()入口，那设备驱动程序的入口在哪儿呢？你猜对了，就是module_init(),它的参数是一个函数指针，告诉说咋们的入口在hello_init()。明白这层意思，module_exit()就不用多说了吧..

(2)连源码都给你了，也就不吝啬一个makefile了如下：

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
     obj-m := hello.o        #设置模块名字
else
     KERNELDIR :=/lib/modules/$(shell uname -r)/build   #将目录改为内核所在目录
     PWD := $(shell pwd)
all:
     $(MAKE) -C $(KERNELDIR) SUBDIRS=$(PWD) modules
endif
clean:
     rm -f *.o *.ko *.mod.c .hello*

千万不要说不懂makefile，大千世界，连地图都不懂，也不知道咋混的。这里要说的是 $(MAKE) 这里一定是大写MAKE,我开始小写，怎么都过不去，郁闷啊..

$(MAKE) -C $(KERNELDIR) SUBDIRS = $(PWD) modules这句啥意思？就是说首先改变目录到-C选项指定的目录(即内核源代码目录)，其中保存了内核的顶层makefile文件。SUBDIRS=选项让该makefile在构造modules目标返回之前到模块源代码目录。然后，modules目标指向obj-m变量设定的模块。（其实，这样的写Makefile命令还是有些烦人，可有啥办法呢，谁让咱们是笨鸟，聪明的方法？有，那要见下篇介绍-----聪明的makefile，嘿嘿）。

(3)好了，该有的都有了，不该有的咋一点也不贪。下面make一番：

[root@localhost~]# make
make -C /lib/modules/2.6.29.4-167.fc11.i686.PAE/build SUBDIRS=/root/device modules
make[1]: Entering directory `/usr/src/kernels/2.6.29.4-167.fc11.i686.PAE'
  Building modules, stage 2.
  MODPOST 1 modules
  CC      /root/device/hello.mod.o
  LD [M]  /root/device/hello.ko
make[1]: Leaving directory `/usr/src/kernels/2.6.29.4-167.fc11.i686.PAE'

这是生成了hello.ko模块(如果没有，是有八九就是makefile有问题，还说会写，露了原形吧)，接下来可以看结果了

首先再打开一个终端B(刚才make的那个不要关了,叫它A吧)，像这样
[root@localhost~]# tail -f /var/log/messages 

然后在A终端输入
[root@localhost~]# insmod ./hello.ko  哈哈在B终端是不是看到了localhost kernel：hello,world

然后在A终端输入
[root@localhost ~]# rmmod hello 哈哈在B终端是不是看到了localhost kernel：Goodbye,Cruel world

查看加载模块
[root@localhost ~]# lsmod
Module Size Used by
hello 2560 0
已经加载上咯～～

那程序的输出在那呢？书中说明 如果不出现在终端 则会写进 syslog 文件中
dongliang@dongliang:~/linux_驱动开发$ cat /var/log/syslog | grep world
Mar 16 12:14:53 shana kernel: [ 5937.529297] Hello, world
Mar 16 12:16:05 shana kernel: [ 6009.439036] Goodbye, cruel world

至此，一个最简单的helloworld的设备驱动演示程序就完成了，是不是挺好玩，关键是挺兴奋，这才是关键。哈哈

当工人就得劳动；当军人就的准备打仗(不然某些人老是欺负咋们了不是)，所以嘛，当程序员，就一定要在最后来个说明注意什么的，烦躁啊..

那就说明吧：
(1) 这个helloworld，我建议在fedora 下实现，在centos或redhat或那些我没试过的，是有些问题的。    这主要是要在某些系统下是不支持模块的，这就要重新编译内核，选上“Enable loadable module        support”，这样才可以。你偏要忘北走，我也不能用个绳子套着你喝水是吧，不管了，反正我今天关心的helloworld完成了，这难道就是传说中的责任分工，那个？呵呵，等着，我改天一定不上。
(2) 在编写makefile时，所有的换行后的空格都是tab键，而不是space（空格键）。
(3) 本例程的文件保存为 hello.c  ，不然编译不通过。

学习心得：
（1）驱动模块运行在内核空间，运行时不能依赖于任何函数库和模块连接，所以在写驱动时所调用的函数只能是作为内核一部分的函数。
（2）驱动模块和应用程序的一个重要不同是：应用程序退出时可不管资源释放或者其他的清除工作，但模块的退出函数必须仔细撤销初始化函数所作的一切，否则，在系统重新引导之前某些东西就会残留在系统中。
（3）处理器的多种工作模式（级别）其实就是为了操作系统的用户空间和内核空间设计的。在Unix类的操作系统中只用到了两个级别：最高和最低级别。
（4）要十分注意驱动程序的并发处理。
（5）内核API中具有双下划线（_ _）的函数，通常是接口的底层组件，应慎用。
（6）内核代码不能实现浮点书运算。