模块与系统调用
1. 编写内核模块代码
首先，编写一个简单的“Hello World”内核模块文件 hello_module.c。
#include <linux/init.h> // 用于宏 __init 和 __exit
#include <linux/module.h> // 用于模块编程基本宏
#include <linux/kernel.h> // 用于 printk 宏MODULE_LICENSE("GPL"); // 指定模块许可证
MODULE_AUTHOR("20242826"); // 指定模块作者
MODULE_DESCRIPTION("A simple hello world kernel module"); // 模块描述
MODULE_VERSION("1.0"); // 模块版本// 初始化函数
static int __init hello_init(void) {printk(KERN_INFO "Hello, Kernel!\n"); // 向内核日志打印信息return 0; // 返回0表示成功
}// 清理函数
static void __exit hello_exit(void) {printk(KERN_INFO "Goodbye, Kernel!\n"); // 向内核日志打印信息
}// 注册初始化和清理函数
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);在这个模块中：
hello_init函数在模块加载时运行。hello_exit函数在模块卸载时运行。printk是用于内核日志输出的函数，类似于用户空间的printf。
2. 创建Makefile文件
创建一个 Makefile，用来编译内核模块。文件内容如下：
# Makefile
obj-m += hello_module.o # 指定编译生成的目标对象all:make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modulesclean:make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean在这个 Makefile 中：
obj-m += hello_module.o指定生成模块的目标文件。make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules命令用当前内核的编译环境编译模块。clean命令用于清理编译生成的文件。
3. 编译内核模块
在包含 hello_module.c 和 Makefile 的目录中，运行以下命令来编译模块：
make
编译成功后，将生成 hello_module.ko 文件，这就是编译完成的内核模块文件。
4. 加载和卸载内核模块
加载模块
要加载模块，可以使用 insmod 命令：
sudo insmod hello_module.ko
成功加载模块后，内核日志中会出现 Hello, Kernel! 的信息。可以通过以下命令查看内核日志：
sudo dmesg | tail
卸载模块
要卸载模块，可以使用 rmmod 命令：
sudo rmmod hello_module
卸载模块后，内核日志中会显示 Goodbye, Kernel! 信息。
5.编译模块实现输出当前进程信息的功能
#include <linux/init.h> // 用于宏 __init 和 __exit
#include <linux/module.h> // 用于模块编程基本宏
#include <linux/kernel.h> // 用于 printk 宏
#include <linux/sched.h> // 用于获取当前进程信息
#include <linux/sched/signal.h>MODULE_LICENSE("GPL"); // 模块许可证
MODULE_AUTHOR("20242826"); // 模块作者
MODULE_DESCRIPTION("A module to print current process info"); // 模块描述
MODULE_VERSION("1.0"); // 模块版本// 初始化函数
static int __init module2_init(void) {printk(KERN_INFO "Module2 loaded\n");printk(KERN_INFO "Current Process Info:\n");printk(KERN_INFO "Process ID: %d\n", current->pid);printk(KERN_INFO "Process Name: %s\n", current->comm);return 0; // 返回0表示成功
}// 清理函数
static void __exit module2_exit(void) {printk(KERN_INFO "Module2 unloaded\n");
}// 注册初始化和清理函数
module_init(module2_init);
module_exit(module2_exit);
代码说明
- current 是一个指向当前执行进程的 task_struct 指针，task_struct 是包含进程信息的内核结构体。
- current->pid 表示当前进程的ID。
- current->comm 表示当前进程的名称。
# Makefile
obj-m += module2.o # 指定编译生成的目标对象all:# 使用 Tab 键缩进make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modulesclean:# 使用 Tab 键缩进make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) cleanmake
sudo insmod module2.ko
sudo dmesg | tail
# 卸载模块
sudo rmmod module2
6.编译模块实现读取进程链表的功能
#include <linux/init.h> // 用于宏 __init 和 __exit
#include <linux/module.h> // 用于模块编程基本宏
#include <linux/kernel.h> // 用于 printk 宏
#include <linux/sched.h> // 用于 task_struct 结构体
#include <linux/sched/signal.h> // 用于 next_task 宏MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("20242826");
MODULE_DESCRIPTION("A module to list all processes in the process list");
MODULE_VERSION("1.0");static int __init module3_init(void) {struct task_struct *task;printk(KERN_INFO "Module3 loaded: Listing all processes\n");// 遍历进程链表for_each_process(task) {printk(KERN_INFO "Process: %s [PID: %d]\n", task->comm, task->pid);}return 0;
}static void __exit module3_exit(void) {printk(KERN_INFO "Module3 unloaded\n");
}module_init(module3_init);
module_exit(module3_exit);代码说明
- for_each_process(task) 是 Linux 内核提供的一个宏，用于遍历所有进程。它会依次遍历所有 task_struct 结构体，将每个进程的指针赋值给 task 变量。
- task->comm 存储进程名称，task->pid 存储进程 ID。
该模块在加载时输出所有进程的名称和进程ID。
# Makefile
obj-m += module3.o # 指定编译生成的目标对象all:# 使用 Tab 键缩进make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modulesclean:# 使用 Tab 键缩进make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) cleanmake
sudo insmod module3.ko
sudo dmesg | tail -n 50
# 卸载模块
sudo rmmod module3
7. 清理编译生成的文件
执行以下命令清理生成的文件：
make clean
总结
以上步骤完成了Linux内核模块编写、编译、加载和卸载的流程。
