Linux内核的整体结构非常庞大,包括的组件非常多,如何使用需要的组件?
方法一:把所有的组件都编译进内核文件,即:zlmage或bzlmage
但是会出现两个问题:一是:生成内核文件过大
二是:如果要添加或删除某个组件,需要重新编译整个内核
方法二:我们希望的是有一种机制让内核文件本身不包含某组件,而是在该组件需要使用的时候,动态的添加到正在运行的内核中?
这就是我们提到的内核模块的概念。
2:什么是内核模块?
内核模块是具有独立功能的程序。它可以被单独编译,但是不能单独运行,它的运行必须被链接到内核,并作为内核的一部分在内核空间中运行。
模块编程和内核版本密切相连,因为不同的内核版本中某些函数的函数名会发生变化,因此模块编程也可以说是内核编程
3:内核模块的特点
模块本身并不被编译进内核文件,可以根据需要,在内核运行期间动态的安装或卸载
分析一段内核模块程序:
#include <linux/init.h>就上面简单的内核模块程序中出现了与我们传统所见的C不同的代码,这地方非常有必要的了解一下内核开发的特点:
#include <linux/module.h>
static int hello_init(void)
{
printk(KERN_WARNING"hello world!\n");
rerurn 0;
}
static void hello_exit(void)
{
pintk(KERN_INFO"goodbye,world\n");
}
module_init(hello_init);//模块加载函数
module_exit(hello_exit);//模块卸载函数
相对于用户空间应用程序的开发,内核开发有一些其独特之处。最主要的差异有如下几种:
1)内核编程时候既不能访问C库也不能访问标准的C头文件
2)内核编程必须使用CUN C。
3)内核编程缺乏像用户空间那样的内存保护机制
4)内核给每一个进程只有一个很小的定长栈
5)由于内核支持异步中断、抢占和SMP。因此必须时刻注意同步和并发。
继续上面的几点,我们首先有疑问,既然内核编程不能访问C库也不能访问标准的C头文件,且编程必须使用GNU C。那么GNU C到底是什么,和标准C有什么区别?
△首选回答第一个问题:为什么不能访问C库和访问标准C头文件?
这个问题其实就是涉及到了先有蛋还是先有鸡的问题,但是最主要的还是对内核而言,完整的C库,哪怕是一个子集,都太大且效率太低。
既然不能够使用,那么C库函数带来的方便就不能够被我们所用,其实大部分C库函数都已经在内核中实现了。比如操作字符串的函数就位于lib/string.c文件中,只要包含<linux/string.h>头文件就可以了。
△上面还提到了一个关于GNU C的问题,那什么是GNU C呢?
在说GNU C之前,先了解下gcc,gcc其实就是多种GNU编译器的集合,它包含的C编译器既可以编译内核,也可以编译Linux系统上用C语言写的其他代码。而GCC之前就叫做GNU C
△内核开发中无libc库或无标准头文件
所以在内核开发中所提到的头文件,都指的是组成内核代码树的内核头文件(之前提到的lib目录)。
内核源代码不能包括外部头文件,就像它们不能用外部库一样
基本的头文件集位于内核源代码树*目录下的include目录中。
例如头文件<linux/inotify.h>位于include/linux/inotify.h