05年本科畢業(yè)設計做的是Linux下驅動(dòng)的剖析，當時(shí)就買(mǎi)了一本《Linux設備驅動(dòng)程序（第二版）》，但是沒(méi)有實(shí)現將最簡(jiǎn)單的helloworld程序編譯成模塊，加載到kernel里。不過(guò)，現在自己確實(shí)打算做一款芯片的Linux的驅動(dòng)，因此，又開(kāi)始看了《Linux設備驅動(dòng)程序》這本書(shū)，不過(guò)已經(jīng)是第三版了。第二版講的是2.4的內核，第三版講的是2.6的內核。兩個(gè)內核版本之間關(guān)于編譯內核以及加載模塊的方法都有所變化。
本文是基于2.6的內核，也建議各位可以先看一下《Linux內核設計與實(shí)現（第二版）》作為一個(gè)基礎知識的鋪墊。當然，從實(shí)踐角度來(lái)看，只要按著(zhù)以下的步驟去做也應該可以實(shí)現成功編譯內核及加載模塊。
個(gè)人用的Linux版本為：Debian GNU/Linux，內核版本為：2.6.20-1-686.
第一步，下載Linux內核的源代碼，即構建LDD3（Linux Device Drivers 3rd）上面所說(shuō)的內核樹(shù)。
如過(guò)安裝的Linux系統中已經(jīng)自帶了源代碼的話(huà)，應該在/usr/src目錄下。如果該目錄為空的話(huà)，則需要自己手動(dòng)下載源代碼。下載代碼的方法和鏈接很多，也可以在CU上通過(guò)
http://download.chinaunix.net/search/?key=&;q=kernel&frmid=53去下載。不過(guò)，下載的內核版本最好和所運行的Linux系統的內核版本一致。當然，也可以比Linux系統內核的版本低，但高的話(huà)應該不行（個(gè)人尚未實(shí)踐）。
Debian下可以很方便的通過(guò)Debian源下載：
首先查找一下可下載的內核源代碼：
# apt-cache search linux-source
其中顯示的有:linux-source-2.6.20,沒(méi)有和我的內核版本完全匹配，不過(guò)也沒(méi)關(guān)系，直接下載就可以了：
# apt-get install linux-source-2.6.20
下載完成后，安裝在/usr/src下，文件名為：linux-source-2.6.20.tar.bz2,是一個(gè)壓縮包，解壓縮既可以得到整個(gè)內核的源代碼：
# tar jxvf linux-source-2.6.20.tar.bz2
解壓后生成一個(gè)新的目錄/usr/src/linux--source-2.6.20，所有的源代碼都在該目錄下。
注：該目錄會(huì )因內核版本的不同而不同，各位動(dòng)手實(shí)踐的朋友只需知道自己的源代碼所在的具體位置即可。
第二步：配置及編譯內核。
進(jìn)入/usr/src/linux--source-2.6.20目錄下，可以看到Makefile文件，它包含了整個(gè)內核樹(shù)編譯信息。該文件最上面四行是關(guān)于內核版本的信息。對于整個(gè)Makefile可以不用做修改，采用默認的就可以了。
一般情況下，需要先用命令諸如"make menuconfig", "make xconfig"或者"make oldcofig"對內核進(jìn)行配置，這幾個(gè)都是對內核進(jìn)行配置的命令，只是它們運行的環(huán)境不一樣，執行一下這幾個(gè)命令中的任何一個(gè)即可對內核進(jìn)行配置：
make menuconfig是基于界面的內核配置方法，make xconfig應該是基于QT庫的，還有make gcofig也是基于圖形的配置方法，應該是需要GTK的環(huán)境，make oldcofig就是對內核樹(shù)原有的.config文件進(jìn)行配置一下即可。
其實(shí)內核的配置部分，主要是保證內核啟動(dòng)模塊可動(dòng)態(tài)加載的配置，默認配置里面應該已經(jīng)包含了這樣的內容，因此，我用的是make oldconfig.
內核的詳細配置請見(jiàn)另外一位網(wǎng)友的帖子，這里給出鏈接：
http://linux.chinaunix.net/bbs/viewthread.php?tid=885597&extra=page%3D1%26amp%3Bfilter%3Ddigest在內核源碼的目錄下執行：
# make
# make bzImage
其中，第一個(gè)make也可以不執行，直接make bzImage。這個(gè)過(guò)程可能要持續一個(gè)小時(shí)左右，因此是對整個(gè)內核重新編譯了。執行結束后，可以看到在當前目錄下生成了一個(gè)新的文件: vmlinux, 其屬性為-rwxr-xr-x。
然后執行：
# make modules
# make modules_install
對內核的所有模塊進(jìn)行編譯和安裝。
執行結束之后，會(huì )在/lib/modules下生成新的目錄/lib/modules/2.6.20/。 在隨后的編譯模塊文件時(shí)，要用到這個(gè)路徑下的build目錄。至此，內核編譯完成?？梢灾貑⒁幌孪到y。
第三步：編寫(xiě)模塊文件及Makefile
以L(fǎng)DD3上的hello.c為例：
//hello.c
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
static int hello_init(void)
{
printk(KERN_ALERT "Hello, world\n");
return 0;
}
static void hello_exit(void)
{
printk(KERN_ALERT"Goodbye, cruel world\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
Makefile文件的內容為:
obj-m := hello.o
KERNELDIR := /lib/modules/2.6.20/build
PWD := $(shell pwd)
modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
modules_install:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install
clean:
rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions
其中,hello.c和Makefile文件應該位于同一個(gè)目錄下,可以放在/home下,我的兩個(gè)文件都位于/home/david/.
第四步:編譯和裝載模塊
在文件所處的目錄下,執行:
debian:/home/david # make
然后查看該目錄下有哪些文件生成:
debian:/home/david # ls -l
總計 28
drwxr-xr-x 2 david david 4096 2007-02-07 17:49 Desktop
-rw-r--r-- 1 david david 462 2007-07-20 13:42 hello.c
-rw-r--r-- 1 root root 2432 2007-07-20 13:55 hello.ko
-rw-r--r-- 1 root root 607 2007-07-20 13:55 hello.mod.c
-rw-r--r-- 1 root root 1968 2007-07-20 13:55 hello.mod.o
-rw-r--r-- 1 root root 1140 2007-07-20 13:55 hello.o
-rw-r--r-- 1 david david 267 2007-07-20 13:48 Makefile
-rw-r--r-- 1 root root 0 2007-07-05 14:11 Module.symvers
可見(jiàn),已經(jīng)生成模塊文件hello.ko.
然后,就可以加載該模塊:
debian:/home/david # insmod hello.ko
查看模塊是否加載進(jìn)內核:
debian:/home/david # lsmod
Module Size Used by
hello 1344 0
nfs 219468 0
nfsd 202224 17
... ...
其中Module名為hello的即為我們所加載的模塊.
卸載模塊:
debian:/home/david # rmmod hello
同樣可以通過(guò)lsmod來(lái)查看該模塊是否被卸載.
這里有兩個(gè)問(wèn)題,其一就是printk()輸出的問(wèn)題.LDD3上也說(shuō),在加載和卸載模塊的時(shí)候都會(huì )有信息輸出在屏幕上,如果通過(guò)終端仿真器(,則在屏幕上看不到任何輸出.我同時(shí)在虛擬機和和物理機都運行了該模塊,均未看到有"Hello,world"(加載模塊時(shí)printk的輸出)或"Goodby, cruel world"(卸載模塊時(shí)printk的輸出).這個(gè)不知道是我操作系統發(fā)行版的原因還是系統配置的問(wèn)題,請了解這個(gè)問(wèn)題的朋友指點(diǎn)一下.
其二,書(shū)上講到如果屏幕上看不到信息,可能輸出在某個(gè)日志文件里面了,并說(shuō)可能在/var/log/messages文件中.并且看到網(wǎng)上很多網(wǎng)友也說(shuō)是輸出到這個(gè)文件里面.我不知道有沒(méi)有發(fā)現輸出在其他日志文件里的,不過(guò)我的這個(gè)信息輸出在/var/log/syslog里面.在加載和卸載完該模塊后,執行命令:
debian:/home/david # cat /var/log/syslog | grep world
可以看到有兩行內容.當然,也可以不用grep world, 應該會(huì )出現在最后兩行.
Jul 20 14:15:29 localhost kernel: Hello, world
Jul 20 14:15:34 localhost kernel: Goodbye, cruel world
這就是printk應該輸出的信息.
這里有另外一個(gè)方法,可以實(shí)現printk的信息輸出在屏幕上,即更改printk輸出的優(yōu)先級.例子中的優(yōu)先級為:KERN_ALERT,優(yōu)先級為<1>,如果將優(yōu)先級改為KERN_EMERG即<0>,則可以看到屏幕的輸出信息.
修改的方法只是修改一下hello.c中兩句printk()的內容,修改后的hello.c如下:
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
static int hello_init(void)
{
printk(KERN_EMERG "Hello, world\n"); /*改動(dòng)部分*/
return 0;
}
static void hello_exit(void)
{
printk(KERN_EMERG"Goodbye, cruel world\n"); /*改動(dòng)部分*/
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
同樣的方法編譯生成模塊,再次用insmod和rmmod,則在屏幕上看到的輸出信息為:
debian:/home/david# insmod hello.ko
debian:/home/david#
Message from syslogd@localhost at Fri Jul 20 14:27:32 2007 ...
localhost kernel: Hello, world
debian:/home/david# rmmod hello
debian:/home/david#
Message from syslogd@localhost at Fri Jul 20 14:27:42 2007 ...
localhost kernel: Goodbye, cruel world
debian:/home/david
但是,是否能夠將printk()的優(yōu)先級改為KERN_EMERG值得商榷.因為在Linux KernelDevelopment中,對該優(yōu)先級的描述為: An emergency condition; the system is probablydead.
以上就是整個(gè)2.6內核編譯步驟以及模塊動(dòng)態(tài)加載的方法.理解和解釋有誤的地方,也請各位瀏覽本文的朋友指點(diǎn),也希望能和對內核和驅動(dòng)感興趣的朋友交流.
本文也參考了一位網(wǎng)友博客上一篇關(guān)于編譯2.6內核的文章,這里給出鏈接:
http://blog.csdn.net/wooin/archive/2007/05/21/1619141.aspx【08-10】補充：本文最后所提到的模塊加載和卸載時(shí)沒(méi)有看到屏幕的輸出信息，即printk輸出的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)實(shí)踐之后，本人發(fā)現了個(gè)人的原因，和大家交流一下。LDD3書(shū)中所說(shuō)的看不到輸出指的是在終端仿真器，就是我們平時(shí)在X-Window下用的終端，譬如我用的時(shí)Gnome-Terminal，在這種情況下看不到屏幕的輸出。而我上面的例程正是在終端下運行的。當時(shí)沒(méi)想到切換到控制臺Console運行一下試試。今天在控制臺運行了，發(fā)現無(wú)論是在虛擬機還是物理機下，只要在Console下面運行，是可以看到屏幕輸出的。
[
本帖最后由 Godbach 于 2007-8-10 11:45 編輯 ]
