Linux操作系統(tǒng)下如何寫一個(gè)Module

　　module 翻譯成中文就是模塊，不過，事實(shí)上去翻譯這個(gè)字一點(diǎn)都沒意義。在講模塊之前，我先舉一個(gè)例子。相信很多人都用過 RedHat。在 RedHat 里，我們可以執(zhí)行 sndconfig，它可以幫我們 config 聲卡。config 完之后如果捉得到你的聲卡，那你的聲卡馬上就可以動(dòng)了，而且還不用重新激活計(jì)算機(jī)。這是怎幺做的呢 ? 就是靠module。module 其實(shí)是一般的程序。但是它可以被動(dòng)態(tài)載到 kernel 里成為 kernel的一部分。載到 kernel 里的 module 它具有跟 kernel 一樣的權(quán)力。可以 access 任何 kernel 的 data structure。你聽過 kdebug 嗎 ? 它是用來 debug kernel 的。它就是先將它本身的一個(gè) module 載到 kernel 里，而在 user space 的 gdb 就可以經(jīng)由跟這個(gè) module 溝通，得知 kernel 里的 data structure 的值，除此之外，還可以經(jīng)由載到 kernel 的 module 去更改 kernel 里 data structure。

　　我們知道，在寫 C 程序的時(shí)候，一個(gè)程序只能有一個(gè) main。Kernel 本身其實(shí)也是一個(gè)程序，它本身也有個(gè) main，叫 start_kernel()。當(dāng)我們把一個(gè) module 載到 kernel 里的時(shí)候，它會(huì)跟 kernel 整合在一起，成為 kernel 的一部分。請(qǐng)各位想想，那 module 可以有 main 嗎 ? 答案很明顯的，是 No。理由很簡(jiǎn)單。一個(gè)程序只能有一個(gè) main。在使用 module 時(shí)，有一點(diǎn)要記住的是 module 是處于被動(dòng)的角色。它是提供某些功能讓別人去使用的。

　　Kernel 里有一個(gè)變量叫 module_list，每當(dāng) user 將一個(gè) module 載到 kernel 里的時(shí)候，這個(gè) module 就會(huì)被記錄在 module_list 里面。當(dāng) kernel 要使用到這個(gè) module 提供的 function 時(shí)，它就會(huì)去 search 這個(gè) list，找到 module，然后再使用其提供的 function 或 variable。每一個(gè) module 都可以 export 一些 function 或變量來讓別人使用。除此之外，module 也可以使用已經(jīng)載到 kernel 里的 module 提供的 function。這種情形叫做 module stack。比方說，module A 用到 module B 的東西，那在加載 module A 之前必須要先加載 module B。否則 module A 會(huì)無法加載。除了 module 會(huì) export 東西之外，kernel 本身也會(huì) export 一些 function 或 variable。同樣的，module 也可以使用 kernel 所 export 出來的東西。由于大家平時(shí)都是撰寫 user space 的程序，所以，當(dāng)突然去寫 module 的時(shí)候，會(huì)把平時(shí)寫程序用的 function 拿到 module 里使用。像是 printf 之類的東西。我要告訴各位的是，module 所使用的 function 或 variable，要嘛就是自己寫在 module 里，要嘛就是別的 module 提供的，再不就是 kernel 所提供的。你不能使用一般 libc 或 glibc所提供的 function。像 printf 之類的東西。這一點(diǎn)可能是各位要多小心的地方。(也許你可以先 link 好，再載到 kernel，我好象試過，但是忘了)

　　剛才我們說到 kernel 本身會(huì) export 出一些 function 或 variable 來讓 module 使用，但是，我們不是萬能的，我們?cè)蹒壑?kernel 有開放那里東西讓我們使用呢 ? Linux 提供一個(gè) command，叫 ksyms，你只要執(zhí)行 ksyms -a 就可以知道 kernel 或目前載到 kernel 里的 module 提供了那些 function 或 variable。底下是我的系統(tǒng)的情形:

　　c0216ba0 drive_info_R744aa133  
　　c01e4a44 boot_cpu_data_R660bd466  
　　c01e4ac0 EISA_bus_R7413793a  
　　c01e4ac4 MCA_bus_Rf48a2c4c  
　　c010cc34 __verify_write_R203afbeb  
　　. . . . .

　　在 kernel 里，有一個(gè) symbol table 是用來記錄 export 出去的 function 或 variable。除此之外，也會(huì)記錄著那個(gè) module export 那些 function。上面幾行中，表示 kernel 提供了 drive_info 這個(gè) function/variable。所以，我們可以在 kernel 里直接使用它，等載到 kernel 里時(shí)，會(huì)自動(dòng)做好 link 的動(dòng)作。由此，我們可以知道，module 本身其實(shí)是還沒做 link 的一些 object code。一切都要等到 module 被加載 kernel 之后，link 才會(huì)完成。各位應(yīng)該可以看到 drive_info 后面還接著一些奇怪的字符串。_R744aa133，這個(gè)字符串是根據(jù)目前 kernel 的版本再做些 encode 得出來的結(jié)果。為什幺額外需要這一個(gè)字符串呢 ?

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