本文小編為大家詳細(xì)介紹“l(fā)inux中引入模塊機(jī)制的好處是什么”，內(nèi)容詳細(xì)，步驟清晰，細(xì)節(jié)處理妥當(dāng)，希望這篇“l(fā)inux中引入模塊機(jī)制的好處是什么”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著小編的思路慢慢深入，一起來學(xué)習(xí)新知識吧。
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linux中引入模塊機(jī)制的好處：1、應(yīng)用程序在退出時，可以不管資源的釋放或者其他的清除工作，但是模塊的退出函數(shù)卻必須仔細(xì)此撤銷初始化函數(shù)所作的一切；2、該機(jī)制有助于縮短模塊的開發(fā)周期，即注冊和卸載都很靈活方便。
首先，模塊是預(yù)先注冊自己以便服務(wù)于將來的某個請求，然后他的初始化函數(shù)就立即結(jié)束。換句話說，模塊初始化函數(shù)的任務(wù)就是為以后調(diào)用函數(shù)預(yù)先作準(zhǔn)備。
好處：
1) 應(yīng)用程序在退出時，可以不管資源的釋放或者其他的清除工作，但是模塊的退出函數(shù)卻必須仔細(xì)此撤銷初始化函數(shù)所作的一切。
2) 該機(jī)制有助于縮短模塊的開發(fā)周期。即：注冊和卸載都很靈活方便。
Linux允許用戶通過插入模塊，實現(xiàn)干預(yù)內(nèi)核的目的。一直以來，對linux的模塊機(jī)制都不夠清晰，因此本文對內(nèi)核模塊的加載機(jī)制進(jìn)行簡單地分析。
模塊的Hello World！
我們通過創(chuàng)建一個簡單的模塊進(jìn)行測試。首先是源文件main.c和Makefile。
florian@florian-pc:~/module$ cat main.c
重慶分公司
重慶分公司
#include
#include
static int __init init(void)
{
printk("Hi module!\n");
return 0;
}
static void __exit exit(void)
{
printk("Bye module!\n");
}
module_init(init);
module_exit(exit);
其中init為模塊入口函數(shù)，在模塊加載時被調(diào)用執(zhí)行，exit為模塊出口函數(shù)，在模塊卸載被調(diào)用執(zhí)行。
florian@florian-pc:~/module$ cat Makefile
obj-m += main.o
#generate the path
CURRENT_PATH:=$(shell pwd)
#the current kernel version number
LINUX_KERNEL:=$(shell uname -r)
#the absolute path
LINUX_KERNEL_PATH:=/usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL)
#complie object
all:
make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules
#clean
clean:
make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean
其中，obj-m指定了目標(biāo)文件的名稱，文件名需要和源文件名相同（擴(kuò)展名除外），以便于make自動推導(dǎo)。
然后使用make命令編譯模塊，得到模塊文件main.ko。
florian@florian-pc:~/module$ make
make -C /usr/src/linux-headers-2.6.35-22-generic M=/home/florian/module modules
make[1]: 正在進(jìn)入目錄 `/usr/src/linux-headers-2.6.35-22-generic'
Building modules, stage 2.
MODPOST 1 modules
make[1]:正在離開目錄 `/usr/src/linux-headers-2.6.35-22-generic'
使用insmod和rmmod命令對模塊進(jìn)行加載和卸載操作，并使用dmesg打印內(nèi)核日志。
florian@florian-pc:~/module$ sudo insmod main.ko;dmesg | tail -1
[31077.810049] Hi module!
florian@florian-pc:~/module$ sudo rmmod main.ko;dmesg | tail -1
[31078.960442] Bye module!
通過內(nèi)核日志信息，可以看出模塊的入口函數(shù)和出口函數(shù)都被正確調(diào)用執(zhí)行。
模塊文件
使用readelf命令查看一下模塊文件main.ko的信息。
florian@florian-pc:~/module$ readelf -h main.ko
ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF32
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: REL (Relocatable file)
Machine: Intel 80386
Version: 0x1
Entry point address: 0x0
Start of program headers: 0 (bytes into file)
Start of section headers: 1120 (bytes into file)
Flags: 0x0
Size of this header: 52 (bytes)
Size of program headers: 0 (bytes)
Number of program headers: 0
Size of section headers: 40 (bytes)
Number of section headers: 19
Section header string table index: 16
我們發(fā)現(xiàn)main.ko的文件類型為可重定位目標(biāo)文件，這和一般的目標(biāo)文件格式?jīng)]有任何區(qū)別。我們知道，目標(biāo)文件是不能直接執(zhí)行的，它需要經(jīng)過鏈接器的地址空間分配、符號解析和重定位的過程，轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行文件才能執(zhí)行。
那么，內(nèi)核將main.ko加載后，是否對其進(jìn)行了鏈接呢？
模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
首先，我們了解一下模塊的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
linux3.5.2/kernel/module.h:220
struct module
{
……
/* Startup function. */
int (*init)(void);
……
/* Destruction function. */
void (*exit)(void);
……
};
模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的init和exit函數(shù)指針記錄了我們定義的模塊入口函數(shù)和出口函數(shù)。
模塊加載
模塊加載由內(nèi)核的系統(tǒng)調(diào)用init_module完成。
linux3.5.2/kernel/module.c:3009
/* This is where the real work happens */
SYSCALL_DEFINE3(init_module, void __user *, umod,
unsigned long, len, const char __user *, uargs)
{
struct module *mod;
int ret = 0;
……
/* Do all the hard work */
mod = load_module(umod, len, uargs);//模塊加載
……
/* Start the module */
if (mod->init != NULL)
ret = do_one_initcall(mod->init);//模塊init函數(shù)調(diào)用
……
return 0;
}
系統(tǒng)調(diào)用init_module由SYSCALL_DEFINE3(init_module...)實現(xiàn)，其中有兩個關(guān)鍵的函數(shù)調(diào)用。load_module用于模塊加載，do_one_initcall用于回調(diào)模塊的init函數(shù)。
函數(shù)load_module的實現(xiàn)為。
linux3.5.2/kernel/module.c:2864
/* Allocate and load the module: note that size of section 0 is always
zero, and we rely on this for optional sections. */
static struct module *load_module(void __user *umod,
unsigned long len,
const char __user *uargs)
{
struct load_info info = { NULL, };
struct module *mod;
long err;
……
/* Copy in the blobs from userspace, check they are vaguely sane. */
err = copy_and_check(&info, umod, len, uargs);//拷貝到內(nèi)核
if (err)
return ERR_PTR(err);
/* Figure out module layout, and allocate all the memory. */
mod = layout_and_allocate(&info);//地址空間分配
if (IS_ERR(mod)) {
err = PTR_ERR(mod);
goto free_copy;
}
……
/* Fix up syms, so that st_value is a pointer to location. */
err = simplify_symbols(mod, &info);//符號解析
if (err < 0)
goto free_modinfo;
err = apply_relocations(mod, &info);//重定位
if (err < 0)
goto free_modinfo;
……
}
函數(shù)load_module內(nèi)有四個關(guān)鍵的函數(shù)調(diào)用。copy_and_check將模塊從用戶空間拷貝到內(nèi)核空間，layout_and_allocate為模塊進(jìn)行地址空間分配，simplify_symbols為模塊進(jìn)行符號解析，apply_relocations為模塊進(jìn)行重定位。
由此可見，模塊加載時，內(nèi)核為模塊文件main.ko進(jìn)行了鏈接的過程！
至于函數(shù)do_one_initcall的實現(xiàn)就比較簡單了。
linux3.5.2/kernel/init.c:673
int __init_or_module do_one_initcall(initcall_t fn)
{
int count = preempt_count();
int ret;
if (initcall_debug)
ret = do_one_initcall_debug(fn);
else
ret = fn();//調(diào)用init module
……
return ret;
}
即調(diào)用了模塊的入口函數(shù)init。
模塊卸載
模塊卸載由內(nèi)核的系統(tǒng)調(diào)用delete_module完成。
linux3.5.2/kernel/module.c:768
SYSCALL_DEFINE2(delete_module, const char __user *, name_user,
unsigned int, flags)
{
struct module *mod;
char name[MODULE_NAME_LEN];
int ret, forced = 0;
……
/* Final destruction now no one is using it. */
if (mod->exit != NULL)
mod->exit();//調(diào)用exit module
……
free_module(mod);//卸載模塊
……
}
通過回調(diào)exit完成模塊的出口函數(shù)功能，最后調(diào)用free_module將模塊卸載。
讀到這里，這篇“l(fā)inux中引入模塊機(jī)制的好處是什么”文章已經(jīng)介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領(lǐng)會，如果想了解更多相關(guān)內(nèi)容的文章，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。
