📚 课程目录第2章 Linux内核模块编程基础

Linux 内核模块编程基础：模块的加载与卸载、模块参数、模块依赖、模块许可证与作者信息

好，咱们正式开始动手写驱动了。不过别急，第一个程序不是去操作硬件，而是先搞懂内核模块本身是怎么跑起来的。你想想看，Linux 内核是一个庞然大物，总不能每次加个小功能都重新编译整个内核吧？所以就有了「内核模块」——它允许我们在运行时动态地向内核添加或移除代码。

说白了，模块就是一段可以在内核空间运行的程序。它没有 main 函数，入口和出口都是固定的。我刚开始学的时候，总觉得这东西很神秘，后来发现其实就是几个回调函数的事。

模块的加载与卸载

每个内核模块都必须实现两个核心函数：module_init() 和 module_exit()。前者在模块被加载时调用，后者在卸载时调用。这是内核模块的「身份证」，缺一不可。

来看一个最简模块的代码：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>

static int __init my_module_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "Hello, Kernel Module!\n");
    return 0;
}

static void __exit my_module_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Goodbye, Kernel Module!\n");
}

module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);

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

编译之后会生成 .ko 文件。操作命令很简单：

insmod my_module.ko — 加载模块
rmmod my_module — 卸载模块（注意不带 .ko）
lsmod — 查看当前已加载的模块列表
modinfo my_module.ko — 查看模块信息

我的习惯：调试阶段我一般用 insmod 和 rmmod，但生产环境建议用 modprobe，它能自动处理模块依赖。

这里有个细节：printk 的输出不会显示在终端，而是写入内核日志缓冲区。用 dmesg 命令查看，或者 tail -f /var/log/kern.log 实时跟踪。

我曾经踩过的坑：有一次我写模块，init 函数返回了非零值，但没打印任何错误信息。结果模块加载失败，我查了半天才发现是某个资源申请失败了。记住，init 返回 0 表示成功，返回负数表示失败，内核会帮你回滚。

模块参数

模块写死了参数值，每次改功能都要重新编译，太麻烦了。内核模块支持参数传递，让用户可以在加载时动态指定值。

用 module_param() 宏来声明参数：

static int count = 1;
static char *name = "default";

module_param(count, int, S_IRUGO);
module_param(name, charp, S_IRUGO);

MODULE_PARM_DESC(count, "Number of times to print");
MODULE_PARM_DESC(name, "Name to print");

加载时传参：

insmod my_module.ko count=5 name="Alice"

参数类型支持 int、long、charp（字符串指针）、bool 等。第三个参数是文件权限位，S_IRUGO 表示所有人可读，S_IWUSR 表示所有者可写。如果设为 0，参数在 sysfs 中不可见。

参数类型	宏	说明
int	module_param(name, int, perm)	整型参数
charp	module_param(name, charp, perm)	字符串指针
bool	module_param(name, bool, perm)	布尔值（y/n）
数组	module_param_array(name, type, num, perm)	数组参数，num 返回元素个数

  避坑指南：字符串参数 charp 指向的是用户空间传进来的缓冲区，模块内部不要试图修改它。我曾经犯过这个错，结果内核直接 oops 了。

模块依赖

模块之间可以互相调用。比如模块 A 导出了一个函数，模块 B 想用这个函数，那么 B 就依赖于 A。

导出符号用这两个宏：

// 在模块 A 中
EXPORT_SYMBOL(my_function);
EXPORT_SYMBOL_GPL(my_function);  // 只允许 GPL 模块使用

模块 B 直接声明外部函数即可：

extern void my_function(void);

加载时，必须先加载 A，再加载 B。卸载时顺序相反。用 modprobe 可以自动处理依赖关系。

查看模块的依赖关系：

lsmod
# 输出示例：
# Module                  Size  Used by
# my_module_B            16384  0
# my_module_A            20480  1 my_module_B

第三列 Used by 表示有多少个模块正在使用它。如果引用计数不为 0，rmmod 会失败。

我曾经遇到的情况：有一次我卸载一个模块，系统提示 "Module is in use"。我查了半天，发现是另一个模块忘记调用 module_put() 释放引用。内核模块的引用计数管理一定要小心，否则模块永远卸不掉。

模块许可证与作者信息

内核模块必须声明许可证，否则内核会认为它是「污染」的。常用的宏有：

MODULE_LICENSE("GPL") — 最常用，可以使用所有内核导出的符号
MODULE_LICENSE("GPL v2") — GPL 第二版
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL") — 双许可证
MODULE_LICENSE("Proprietary") — 专有许可证，但无法使用 EXPORT_SYMBOL_GPL 导出的符号

其他信息宏：

MODULE_AUTHOR("Your Name <your@email.com>");
MODULE_DESCRIPTION("A brief description of the module");
MODULE_VERSION("1.0");
MODULE_ALIAS("alias-name");

这些信息可以通过 modinfo 查看，也会出现在 /sys/module/<module_name>/ 目录下。

我的建议：即使你写的是内部使用的模块，也建议声明 GPL 许可证。否则某些内核核心功能（比如 tracepoint、一些安全函数）你无法调用。这不是法律问题，是技术限制。

知识结构总览

下面这张图把本章的核心知识点串起来了，你可以对照着理解模块的完整生命周期：

总结一下

这一章的内容其实就三件事：

怎么写模块 — init 和 exit 函数是骨架，printk 是调试利器
怎么让模块更灵活 — 参数传递，避免硬编码
怎么管理模块间的关系 — 依赖、许可证、作者信息，这些是模块的「元数据」