如何创建、编译、加载 Linux LKM 可加载内核模块

假设我们想在 Linux 内核中添加一些额外的功能。

因此，首先想到的是通过向内核添加更多代码、编译代码并启动新内核来增强内核。

但是这个过程有以下几个缺点：

• 添加的代码会永久增加内核的大小。
• 整个内核需要再次编译才能编译更改。
• 这意味着需要重新启动机器才能使更改生效。

上述问题的解决方案就是 LKM 的概念。

LKM 代表可加载内核模块 (LKM)。顾名思义，LKM 是可以在运行时直接加载到内核中的模块。

可加载内核模块克服了上述所有缺点。

• 模块可以单独编译
• 该模块可以在运行时加载到内核中，而无需重新启动机器。
• 该模块可以随时卸载，因此对内核大小没有永久影响。

如何创建 LKM

让我们创建一个基本的可加载内核模块。

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>

int init_module(void)
{
    printk(KERN_INFO "Welcome.....\n");
    return 0;
}

void cleanup_module(void)
{
    printk(KERN_INFO "Bye....\n");
}

所以我们看到上面的代码是一个基本的LKM。

• 名称“init_module”和“cleanup_module”是 LKM 的标准名称。
• 如果您仔细观察，您会发现我们使用了“printk”而不是“printf”。这是因为它不是普通的 C 编程，它是内核级编程，与普通用户级编程有点不同。
• 必须包含头文件 module.h 和 kernel.h 才能编译代码。

如何编译 LKM

为了编译上述 LKM，我使用了以下 Makefile ：

obj-m += lkm.o
all:
        sudo make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules
clean:
        sudo make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

请注意，上面以关键字 'sudo' 开头的命令应该从左边算起一个制表符空格。

因此，当运行上述命令时，会观察到以下输出：

make: Entering directory `/usr/src/linux-headers-2.6.32-21-generic'
CC [M]  /home/himanshu/practice/lkm.o
Building modules, stage 2.
MODPOST 1 modules
CC      /home/himanshu/practice/lkm.mod.o
LD [M]  /home/himanshu/practice/lkm.ko
make: Leaving directory `/usr/src/linux-headers-2.6.32-21-generic'

上述编译成功后，您将在编译发生的同一目录中找到一个 .ko 文件。

这个 .ko 文件是将加载到内核中的模块。modinfo 实用程序可用于获取有关此模块的信息：

$ modinfo lkm.ko
filename:       lkm.ko
srcversion:     19967CB3EAB7B31E643E006
depends:
vermagic:       2.6.32.11+drm33.2 SMP mod_unload modversions

所以我们看到实用程序“modinfo”提供了一些关于这个模块的信息。

LKM 是如何加载的

在成功编译和创建模块之后，现在是时候将其插入内核，以便在运行时加载它。可以使用以下两个实用程序来实现模块的插入：

• 模组探针
• 安装模块

两者之间的区别在于“modprobe”处理这样一个事实，即如果模块依赖于其他模块，则首先加载该模块，然后加载主模块。而“insmod”实用程序只是将模块（指定名称）插入内核。

所以'modprobe'是一个更好的实用程序，但由于我们的模块不依赖于任何其他模块，所以我们将只使用'insmod'。

因此，要插入模块，请使用以下命令：

$ sudo insmod ./lkm.ko

如果此命令没有给出任何错误，则表示 LKM 已成功加载到内核中。

要卸载 LKM，请使用以下命令：

$ sudo rmmod lkm.co

同样，如果此命令没有给出任何错误，则意味着 LKM 已成功卸载到内核中。

要检查模块是否正确加载和卸载，我们可以使用dmesg 实用程序，它提供内核记录的最后一组日志。您将在所有其他日志中看到以下两行：

....
....
[ 4048.333756] Welcome.....
[ 4084.205143] Bye....

如果你回到代码看，你会发现这些是代码中两个函数的日志。

因此，我们看到调用“insmod”时调用了一个函数，而调用“rmmod”时调用了另一个函数。

这只是一个虚拟的 LKM。通过这种方式，许多工作的 LKM（执行有意义的任务）在 Linux 内核中工作。