内核模块基础：模块加载与卸载、模块参数传递、模块依赖与符号导出

说实话，很多刚接触驱动开发的朋友，第一个坎儿就是搞不懂内核模块到底是个什么东西。我当年也一样，觉得它跟普通应用程序差不多，结果一跑就崩，连个报错都看不懂。

其实说白了，内核模块就是一段可以在系统运行时动态加载到内核的代码。它不像应用程序那样有 main 函数，也不依赖 libc 库。它直接运行在内核空间，拥有最高权限——当然，搞砸了也是最高级别的崩溃。

2.1 最简单的内核模块：Hello World

先看一个最基础的模块代码。我习惯把它当作驱动开发的"起点仪式"。

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

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

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

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

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

注意几个关键点：

• module_init 和 module_exit 是入口和出口宏，不是函数声明
• __init 和 __exit 是属性标记，告诉内核这些函数只在初始化/卸载时使用，之后可以释放内存
• printk 是内核空间的"printf"，日志级别用 KERN_INFO 等宏控制
• MODULE_LICENSE 必须声明，否则内核会报"tainted"警告

2.2 模块的加载与卸载

模块写好了，怎么跑起来？我常用的命令就这几个：

操作	命令	说明
加载模块	insmod hello.ko	直接插入，不处理依赖
加载模块（带依赖）	modprobe hello	自动解决依赖关系
卸载模块	rmmod hello	移除模块
查看已加载模块	lsmod	列出所有模块及使用计数
查看模块信息	modinfo hello.ko	显示作者、描述、参数等

这里有个坑——我曾经在调试时用 insmod 加载了一个依赖其他模块的驱动，结果直接报 "Unknown symbol"。后来才意识到，insmod 不会帮你拉依赖，必须用 modprobe。

2.3 模块参数传递

驱动写死了参数值，每次改都要重新编译？太傻了。内核模块支持参数传递，运行时通过 insmod 或 modprobe 传入。

#include <linux/moduleparam.h>

static int debug_level = 0;
static char *device_name = "default_dev";

module_param(debug_level, int, 0644);
module_param(device_name, charp, 0644);

MODULE_PARM_DESC(debug_level, "Debug level (0-3)");
MODULE_PARM_DESC(device_name, "Device name string");

加载时传参：

insmod mydriver.ko debug_level=2 device_name="my_uart"

参数类型支持：

类型	宏	示例
整型	module_param(name, int, perm)	module_param(count, int, 0)
长整型	module_param(name, long, perm)	module_param(interval, long, 0)
字符串	module_param(name, charp, perm)	module_param(name, charp, 0)
布尔型	module_param(name, bool, perm)	module_param(enable, bool, 0)
数组	module_param_array(name, type, num, perm)	module_param_array(ports, int, &num, 0)

perm 参数是文件权限，如果设为 0，模块参数不会出现在 /sys/module/ 下。我一般调试时设 0644，方便运行时通过 sysfs 修改。

2.4 模块依赖与符号导出

驱动之间经常有依赖关系。比如一个 I2C 控制器驱动，会被多个 I2C 设备驱动依赖。怎么实现？靠符号导出。

内核用 EXPORT_SYMBOL 和 EXPORT_SYMBOL_GPL 把函数或变量暴露给其他模块。

// 在控制器驱动中导出
#include <linux/export.h>

int i2c_controller_register(struct i2c_adapter *adap)
{
    // 注册逻辑
}
EXPORT_SYMBOL(i2c_controller_register);

// 在设备驱动中引用
extern int i2c_controller_register(struct i2c_adapter *adap);

两个导出宏的区别：

宏	谁可以用	典型场景
EXPORT_SYMBOL	所有模块（含非GPL）	通用接口，如内存分配
EXPORT_SYMBOL_GPL	仅GPL许可的模块	核心机制，如文件系统接口

模块依赖关系可以用 MODULE_SOFTDEP 声明：

MODULE_SOFTDEP("pre: i2c_core");

这样 modprobe 在加载当前模块前，会先加载 i2c_core。

2.5 知识结构总览

下面这张图把本章的核心逻辑串起来了，你可以对照着理解模块的完整生命周期。

2.6 实战要点总结

最后，我把本章最实用的几个点列出来，你写驱动时可以直接对照：

• 模块入口/出口必须配对——只写 init 不写 exit，卸载时资源泄漏
• 参数权限设 0 还是 0644——调试阶段用 0644，方便 sysfs 调参；发布前改成 0
• 符号导出要克制——只导出稳定接口，内部函数用 static 隐藏
• 依赖声明用 MODULE_SOFTDEP——比在 init 里手动检查更优雅
• printk 日志级别别乱用——KERN_DEBUG 调试用，KERN_ERR 报错用，KERN_INFO 正常信息