作者：世至其美
原文地址：https://hqber.com
内核功能模块
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设备和模块的分类
- 字符设备：可通过字节流（类似文件）进行访问的设备，字符设备驱动程序通常至少要实现open、close、read和write系统调用。
- 块设备：进行IO操作，可进行传输若干个完整的块的设备。
- 网络接口：任何网络事务都经过一个网络接口形成，网络接口由内核中的网络子系统驱动，负责发送和接收数据包，不需要了解数据包结构和具体的映射。
内核模块和应用程序的区别
- 内核模块是运行在内核空间，应用程序是运行在用户空间。
- 内核模块的编程方式类似应用程序中事件驱动的编程方式，模块需要预先进行注册，用于服务将来的某个请求。
- 应用程序在退出时，可以不管资源的释放或者其他清除工作；而内核模块的退出函数却必须全部撤销初始化函数所做的一切，否则，系统重新引导之前某些东西就会残留在系统中。
- 应用程序可以调用未定义的函数，可以通过解析外部引用链接对应的函数库。内核模块仅仅是被链接到内核，只能使用内核中导出的函数，不存在任何可链接库。
- 应用程序开发过程中的段错误是无害的，能通过调试器定位到问题源头；内核错误即使不影响系统，也至少会杀死进程。
将模块链接到内核
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内核具有非常小的栈，可能和一个4096字节大小的页那样小。
在内核API中，函数名称中（__）通常表示接口底层组件，谨慎使用。
内核代码不能实现浮点数运算，如果打开浮点支持，在某些架构上，需要在进入和退出内核空间时保存和恢复浮点处理器的状态。这种额外的开销没有任何价值，内核代码中也不需要浮点运算。
装载和卸载模块
insmod：将模块的代码和数据装入内核，然后使用内核的符号表解析模块中任何未解析的符号，如果内核中没有定义，则报告命令有误，并在系统日志文件中记录“unresolved symbols（未解析的符号）”消息。insmod可以接受一些命令行选项，可以在模块链接到内核之前进行配置参数，变量参数必须经过module_param(变量，类型，sysfs入口项的访问许可掩码)宏（moduleparam.h）来声明。数组参数必须经过module_param_array(数组名称,类型,最大个数,perm访问许可值)来声明。
insmod是依赖于kernel/module.c中的系统调用。
insmod工作原理：
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modprobe：将模块的代码和数据装入内核，同时会检查装载的模块是否有引用内核中不存在的符号，如果存在这类符号，则在当前模块搜索路径中查找定义这些符号的其他模块，并进行装载该模块所依赖的其他模块到内核中，可以在它的配置文件（/etc/modprob.conf）进行读取参数值.
rmmod：将所有模块从内核中移除，如果内核认为模块还在使用状态或者内核被配置为禁止移除的状态，则无法移除该模块。
lsmod：列出当前装载在内核中的所有模块，并提供其他信息，lsmod是通过读取/proc/modules虚拟文件来获取这些信息。已装载模块的信息也可以在sysf虚拟文件系统的/sys/module下找到。
Linux内核提供一种方法来管理符号对模块外部的可见性，减少命名空间的污染。
导出符号：
- EXPORT_SYMBOL(name)
- EXPORT_SYMBOL_GPL(name)
注意：符号只能在模块文件的全局导出，不能在函数中导出，导出的变量必须是全局的，存放在模块的可执行文件的一个ELF段。装载时，内核可通过这个段寻找模块导出的代码段。
初始化和关闭
module_init的使用是强制的，这个宏会在模块的目标代码中增加一个特殊的段，标识内核初始化函数所在的位置。
module_exit是帮助内核标识模块清除函数所在的位置。
在初始化过程中，可能会发生错误导致无法继续装载模快，则需要将出错之前的任何注册工作撤销掉，否则系统会残留指向不存在的指针。
作者：世至其美
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