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Linux内核模块编写与调试技巧

共计 30 章节

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学习目标 · 内核模块的作用 · 课程整体框架与学习方法

课程导入学习目标

开发环境搭建

安装Linux内核头文件 · 配置编译工具链 · 使用虚拟机或容器进行安全实验

开发环境搭建Linux

内核模块基础

模块结构（init/exit函数） · module_init/module… · 许可证与作者信息声明

内核模块基础init/exit

第一个内核模块

编写Hello World模块 · Makefile编写 · 编译加载卸载流程及dmesg日志查看

第一个内核模块Hello

模块参数与导出符号

module_param宏 · 参数类型与权限 · EXPORT_SYMBOL导出函数给…

模块参数导出符号

内核内存管理基础

kmalloc/kfree · GFP标志 · 内存分配失败处理及常见内存错误

内核内存管理基础kmalloc/kfre…

内核链表与哈希表

list_head结构 · 遍历与操作 · 哈希表实现及在模块中的应用

内核链表哈希表

内核并发与同步

自旋锁 · 互斥锁 · 读写锁

内核并发同步

内核等待队列与工作队列

等待队列原理 · wake_up机制 · 工作队列使用场景与实现

内核等待队列工作队列

内核定时器与延迟

timer_list · hrtimer · msleep/udelay等延迟函数…

内核定时器延迟

字符设备驱动基础

注册字符设备 · file_operations结构 · 设备号分配与注销

字符设备驱动基础注册字符设备

字符设备驱动实战

实现read/write/ioctl… · 与用户空间交互并处理数据拷贝

字符设备驱动实战read/write/i…

内核模块与用户空间通信

procfs · sysfs · debugfs的创建与读写操作

内核模块用户空间通信

netlink通信机制

netlink socket原理 · 内核与用户进程双向通信实现

netlink通信机制

内核模块中的文件操作

使用filp_open/vfs_re… · 注意路径与权限

内核模块文件操作

内核模块调试基础

printk日志级别 · 动态调试（dynamic_debug… · /proc/sys/kernel/p…

内核模块调试基础printk

使用GDB调试内核模块

加载模块符号 · 设置断点 · 查看变量与调用栈

使用ftrace跟踪内核函数

ftrace原理 · function tracer使用 · 过滤与追踪模块相关函数

使用kprobes动态插桩

kprobes/jprobes/up… · 调试模块内部函数

使用eBPF/BCC进行模块监控

eBPF基础 · BCC工具跟踪模块行为 · 性能分析

内核模块内存泄漏检测

使用kmemleak · slabinfo · valgrind（用户态）辅助定位泄…

内核模块内存泄漏…kmemleak

内核模块崩溃分析

Oops信息解读 · 使用kexec/kdump抓取vmc… · crash工具分析

内核模块崩溃分析Oops

内核模块性能优化

使用perf进行CPU/内存分析 · 优化锁竞争与内存访问

内核模块性能优化perf

内核模块安全与健壮性

避免缓冲区溢出 · 检查用户指针 · 使用copy_from/to_use…

内核模块安全健壮性

内核模块兼容性

处理内核版本差异 · 使用宏与版本检查 · 模块签名与加载限制

内核模块兼容性处理内核版本差异

常见问题与解决方案

模块加载失败 · 符号未定义 · 内存访问错误

常见问题解决方案

实战项目一

编写一个简单的字符设备驱动 · 实现数据读写与ioctl控制 · 并编写用户态测试程序

实战项目一编写一个简单的字…

实战项目二

编写一个内核模块监控进程创建与退出 · 通过netlink或procfs上报…

实战项目二编写一个内核模块…

实战项目三

编写一个内核模块实现数据包过滤或网络… · 结合kprobes或netfilte…

实战项目三编写一个内核模块…

综合提升与总结

模块化设计思想 · 调试方法论 · 内核社区资源

综合提升模块化设计思想