文章详情

短信预约-IT技能 免费直播动态提醒

请输入下面的图形验证码

提交验证

短信预约提醒成功

linux中引入模块机制的好处是什么

2023-04-21 05:18

关注

本文小编为大家详细介绍“linux中引入模块机制的好处是什么”,内容详细,步骤清晰,细节处理妥当,希望这篇“linux中引入模块机制的好处是什么”文章能帮助大家解决疑惑,下面跟着小编的思路慢慢深入,一起来学习新知识吧。

linux中引入模块机制的好处:1、应用程序在退出时,可以不管资源的释放或者其他的清除工作,但是模块的退出函数却必须仔细此撤销初始化函数所作的一切;2、该机制有助于缩短模块的开发周期,即注册和卸载都很灵活方便。

Linux中引入模块机制有什么好处?

首先,模块是预先注册自己以便服务于将来的某个请求,然后他的初始化函数就立即结束。换句话说,模块初始化函数的任务就是为以后调用函数预先作准备。

好处:

Linux模块机制浅析

Linux允许用户通过插入模块,实现干预内核的目的。一直以来,对linux的模块机制都不够清晰,因此本文对内核模块的加载机制进行简单地分析。

模块的Hello World!

我们通过创建一个简单的模块进行测试。首先是源文件main.c和Makefile。

florian@florian-pc:~/module$ cat main.c

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

static int __init init(void)
{
   printk("Hi module!\n");
   return 0;
}

static void __exit exit(void)
{
   printk("Bye module!\n");
}

module_init(init);
module_exit(exit);

其中init为模块入口函数,在模块加载时被调用执行,exit为模块出口函数,在模块卸载被调用执行。

florian@florian-pc:~/module$ cat Makefile

obj-m += main.o
#generate the path
CURRENT_PATH:=$(shell pwd)
#the current kernel version number
LINUX_KERNEL:=$(shell uname -r)
#the absolute path
LINUX_KERNEL_PATH:=/usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL)
#complie object
all:
   make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules
#clean
clean:
   make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean

其中,obj-m指定了目标文件的名称,文件名需要和源文件名相同(扩展名除外),以便于make自动推导。

然后使用make命令编译模块,得到模块文件main.ko。

florian@florian-pc:~/module$ make

make -C /usr/src/linux-headers-2.6.35-22-generic M=/home/florian/module modules
make[1]: 正在进入目录 `/usr/src/linux-headers-2.6.35-22-generic'
 Building modules, stage 2.
 MODPOST 1 modules
make[1]:正在离开目录 `/usr/src/linux-headers-2.6.35-22-generic'

使用insmod和rmmod命令对模块进行加载和卸载操作,并使用dmesg打印内核日志。

florian@florian-pc:~/module$ sudo insmod main.ko;dmesg | tail -1
[31077.810049] Hi module!
florian@florian-pc:~/module$ sudo rmmod main.ko;dmesg | tail -1
[31078.960442] Bye module!

通过内核日志信息,可以看出模块的入口函数和出口函数都被正确调用执行。

模块文件

使用readelf命令查看一下模块文件main.ko的信息。

florian@florian-pc:~/module$ readelf -h main.ko

ELF Header:
 Magic:   7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
 Class:                             ELF32
 Data:                              2's complement, little endian
 Version:                           1 (current)
 OS/ABI:                            UNIX - System V
 ABI Version:                       0
 Type:                              REL (Relocatable file)
 Machine:                           Intel 80386
 Version:                           0x1
 Entry point address:               0x0
 Start of program headers:          0 (bytes into file)
 Start of section headers:          1120 (bytes into file)
 Flags:                             0x0
 Size of this header:               52 (bytes)
 Size of program headers:           0 (bytes)
 Number of program headers:         0
 Size of section headers:           40 (bytes)
 Number of section headers:         19
 Section header string table index: 16

我们发现main.ko的文件类型为可重定位目标文件,这和一般的目标文件格式没有任何区别。我们知道,目标文件是不能直接执行的,它需要经过链接器的地址空间分配、符号解析和重定位的过程,转化为可执行文件才能执行。

那么,内核将main.ko加载后,是否对其进行了链接呢?

模块数据结构

首先,我们了解一下模块的内核数据结构。

linux3.5.2/kernel/module.h:220

struct module
{
   ……
   
   int (*init)(void);
   ……
   
   void (*exit)(void);
   ……
};

模块数据结构的init和exit函数指针记录了我们定义的模块入口函数和出口函数。

模块加载

模块加载由内核的系统调用init_module完成。

linux3.5.2/kernel/module.c:3009


SYSCALL_DEFINE3(init_module, void __user *, umod,
      unsigned long, len, const char __user *, uargs)
{
   struct module *mod;
   int ret = 0;
   ……
   
   mod = load_module(umod, len, uargs);//模块加载
   ……
   
   if (mod->init != NULL)
      ret = do_one_initcall(mod->init);//模块init函数调用
   ……
   return 0;
}

系统调用init_module由SYSCALL_DEFINE3(init_module...)实现,其中有两个关键的函数调用。load_module用于模块加载,do_one_initcall用于回调模块的init函数。

函数load_module的实现为。

linux3.5.2/kernel/module.c:2864


static struct module *load_module(void __user *umod,
               unsigned long len,
               const char __user *uargs)
{
   struct load_info info = { NULL, };
   struct module *mod;
   long err;
   ……
   
   err = copy_and_check(&info, umod, len, uargs);//拷贝到内核
   if (err)
      return ERR_PTR(err);
   
   mod = layout_and_allocate(&info);//地址空间分配
   if (IS_ERR(mod)) {
      err = PTR_ERR(mod);
      goto free_copy;
   }
   ……
   
   err = simplify_symbols(mod, &info);//符号解析
   if (err < 0)
      goto free_modinfo;
   err = apply_relocations(mod, &info);//重定位
   if (err < 0)
      goto free_modinfo;
   ……
}

函数load_module内有四个关键的函数调用。copy_and_check将模块从用户空间拷贝到内核空间,layout_and_allocate为模块进行地址空间分配,simplify_symbols为模块进行符号解析,apply_relocations为模块进行重定位。

由此可见,模块加载时,内核为模块文件main.ko进行了链接的过程!

至于函数do_one_initcall的实现就比较简单了。

linux3.5.2/kernel/init.c:673

int __init_or_module do_one_initcall(initcall_t fn)
{
   int count = preempt_count();
   int ret;
   if (initcall_debug)
      ret = do_one_initcall_debug(fn);
   else
      ret = fn();//调用init module
   ……
   return ret;
}

即调用了模块的入口函数init。

模块卸载

模块卸载由内核的系统调用delete_module完成。

linux3.5.2/kernel/module.c:768

SYSCALL_DEFINE2(delete_module, const char __user *, name_user,
       unsigned int, flags)
{
   struct module *mod;
   char name[MODULE_NAME_LEN];
   int ret, forced = 0;
   ……
   
   if (mod->exit != NULL)
      mod->exit();//调用exit module
   ……
   free_module(mod);//卸载模块
   ……
}

通过回调exit完成模块的出口函数功能,最后调用free_module将模块卸载。

读到这里,这篇“linux中引入模块机制的好处是什么”文章已经介绍完毕,想要掌握这篇文章的知识点还需要大家自己动手实践使用过才能领会,如果想了解更多相关内容的文章,欢迎关注编程网服务器栏目。

阅读原文内容投诉

免责声明:

① 本站未注明“稿件来源”的信息均来自网络整理。其文字、图片和音视频稿件的所属权归原作者所有。本站收集整理出于非商业性的教育和科研之目的,并不意味着本站赞同其观点或证实其内容的真实性。仅作为临时的测试数据,供内部测试之用。本站并未授权任何人以任何方式主动获取本站任何信息。

② 本站未注明“稿件来源”的临时测试数据将在测试完成后最终做删除处理。有问题或投稿请发送至: 邮箱/279061341@qq.com QQ/279061341

软考中级精品资料免费领

  • 历年真题答案解析
  • 备考技巧名师总结
  • 高频考点精准押题
  • 2024年上半年信息系统项目管理师第二批次真题及答案解析(完整版)

    难度     813人已做
    查看
  • 【考后总结】2024年5月26日信息系统项目管理师第2批次考情分析

    难度     354人已做
    查看
  • 【考后总结】2024年5月25日信息系统项目管理师第1批次考情分析

    难度     318人已做
    查看
  • 2024年上半年软考高项第一、二批次真题考点汇总(完整版)

    难度     435人已做
    查看
  • 2024年上半年系统架构设计师考试综合知识真题

    难度     224人已做
    查看

相关文章

发现更多好内容

猜你喜欢

AI推送时光机
位置:首页-资讯-人工智能
咦!没有更多了?去看看其它编程学习网 内容吧
首页课程
资料下载
问答资讯