【操作系统】实验五 添加内核模块

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实验五

实验内容

1. 实验名称：添加内核模块

2. 实验任务：学习模块，它是Linux特有的一种机制。模块可以用来动态地增加内核的功能。

添加内核模块是在 Linux 内核中增加新功能的一种常见方式。添加内核模块时，需要了解以下关键知识点和原理：

1. 内核模块框架：内核模块使用标准的 Linux 内核编程接口和数据结构，可以调用内核代码中的各种函数和变量，从而实现特定的功能扩展。内核模块使用的编程框架叫做 Loadable Kernel Module (LKM) 框架，它提供了一组 API，使得模块的编写、插入和移除变得简单。

2. 模块加载和卸载：内核模块可以通过 insmod 和 rmmod 命令加载和卸载。加载模块时，属于该模块的函数和数据结构被挂在到内核中。卸载模块时，这些资源被彻底释放。必须确保模块是正确地加载和卸载的，否则可能会导致系统崩溃或不稳定。

3. 模块初始化和清理函数：内核模块必须包含两个函数：一个用于初始化模块，一个用于清理模块。在初始化函数中，我们通常将模块的数据结构和变量初始化。在清理函数中，我们通常做一些必要的清理工作，例如删除内存分配、关闭文件和设备等。

4. 模块编译和链接：内核模块的源代码必须按照一定的结构编写，并通过 Makefile 文件来编译和链接。使用特定的编译器和链接器，需要确保模块的二进制文件正确地安装在系统中，并与其他内核和用户空间程序协同工作。

5. 模块参数：内核模块可以接受一些参数，这些参数能够对模块的运行时行为进行配置。可以通过命令行或者配置文件等方式传递这些参数。在模块加载时，将这些参数传递给模块，以便在运行时进行调整。

实验过程

1.  编写简单的内核模块
   

#include<linux/module.h>
 
/*
此函数为模块初始化实例，
将在模块初始化时被调用
*/
int hello_init(void)
{
    printk("\nI AM HERE IN KERNEL:)\n");
    return 0;
}
 
/*
此函数为模块回收实例，
将在模块被撤销时使用
*/
void hello_exit(void){
    printk("\n I AM OUT BYE BYE :)\n");
}
 
MODULE_AUTHOR("20191909");//id
MODULE_LICENSE("GPL");
 
/*
以下两行声明可以使模块被更高效的加载执行和撤销，
加快内存的分配和回收
*/
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

//makefile代码
obj-m    := kello.o
KERNELBUILD +=/usr/src/linux-5.15.1
all:
       make -C ${KERNELBUILD} M=${shell pwd} modules
 
clean:
       rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers

2.  使用make命令，如图1所示。
   

图1使用make命令
3. 使用命令insmod kello.ko添加内核，如图2所示。

图2 使用命令insmode kello.c添加内核
4. 使用命令dmesg | tail -1检查是否添加，如图3所示。

图3 使用命令dmesg | tail -1检查是否添加
5. 使用命令rmmod kello.ko删除内核，如图4所示。

图4 使用命令rmmod kello.ko删除内核
6. 使用dmesg | tail -1检查是否添加，如图5所示。

图5 使用dmesg | tail -1检查是否添加
自此实验成功

实验小结

在实验过程中，我们首先在内核源代码目录下编写了一个简单的内核模块，并使用make命令进行编译。然后，我们使用insmod命令将该模块添加到内核中，并使用dmesg | tail -1命令检查是否成功添加。接着，我们使用rmmod命令将该模块从内核中移除，并再次使用dmesg | tail -1命令检查是否成功移除。

通过这个实验，我们成功地添加了一个内核模块并验证了其添加和移除的过程。然而，在实验过程中可能会遇到一些问题，需要注意以下几点：
1.在编写内核模块时，要确保代码的正确性和稳定性，避免引起系统崩溃或不稳定的情况。
2.在使用insmod命令添加内核模块时，需要注意模块的路径和名称是否正确。
3.在使用rmmod命令移除内核模块时，要确保模块的名称和当前加载的模块一致。
4.在进行相关操作前，最好备份重要数据，以防止意外情况的发生。

总的来说，通过这个实验我们对添加内核模块的过程有了更深入的理解，并且在实践中也能够更加熟练地操作。同时，我们还需要不断提高自己的能力，加强对内核模块机制和Linux系统的学习和掌握。