3. 第一个内核模块

内核模块是 Linux 内核可动态加载和卸载的代码片段，它运行在内核空间，拥有最高特权级。编写第一个内核模块“Hello World”是理解模块加载/卸载机制、模块许可证声明以及 module_init / module_exit 宏的最佳起点。

3.1 模块代码结构

一个完整的内核模块至少包含以下四个部分：

• 头文件包含：#include <linux/module.h> 和 #include <linux/kernel.h>，提供模块 API 和内核打印函数。
• 入口函数：使用 module_init() 宏注册的初始化函数，模块加载时执行。
• 出口函数：使用 module_exit() 宏注册的清理函数，模块卸载时执行。
• 许可证声明：使用 MODULE_LICENSE() 宏声明模块使用的许可证，通常为 "GPL"。

3.2 Hello World 模块完整代码

#include <linux/module.h>   // 所有模块都需要
#include <linux/kernel.h>   // 提供 printk() 和 KERN_INFO

static int __init hello_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "Hello World from Kernel Module!\n");
    return 0;   // 返回 0 表示初始化成功
}

static void __exit hello_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Goodbye, Kernel Module unloaded.\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple Hello World kernel module");

3.3 module_init 与 module_exit 宏

这两个宏是模块与内核框架之间的“注册契约”。它们将开发者定义的函数指针注册到内核的模块管理表中。

3.4 模块许可证声明

内核模块必须声明许可证，否则内核会认为该模块是“污染”的，加载时会打印警告信息，并且某些 GPL-only 的符号将无法使用。

3.5 模块加载与卸载流程

下图展示了从用户空间执行 insmod 和 rmmod 命令到内核模块函数被调用的完整流程。

3.6 编译与测试步骤

1. 创建 Makefile：利用内核构建系统自动编译模块。
2. 执行编译：运行 make，生成 hello.ko 文件。
3. 加载模块：sudo insmod hello.ko，观察 dmesg 输出。
4. 查看模块信息：lsmod | grep hello 或 modinfo hello.ko。
5. 卸载模块：sudo rmmod hello，再次查看 dmesg。

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

3.7 常见错误与排查