Linux內核模塊和Linux fs 與 sysfs

注： 參考整理自《Linux設備驅動開發詳解》下載見 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-07/38211.htm

一 Linux 內核模塊 ：

    1. 查找系統中加載的模塊： lsmod ; 卸載模塊命令 ： rmmod ；  裝載命令： insmod/modprobe(modprobe 會自動分析模塊間的依賴關系)；

    2. 模塊加載函數：利用__init 標識

             static int __init  ***_init(void)

             {

                   ................

              }

              module_init(***_init);

            返回0表示加載成功， 失敗則返回一些錯誤代碼，參考<linux/errno.h>

           在加載函數中一般用於初始化硬件，申請資源.....

    3. 模塊卸載函數：利用__exit標識

            static void __exit ***_exit(void)

            {

                  .............

            }

            module_exit(***_exit);

      注： 在卸載模塊的函數中，一般需要完成以下的幾件事情：

          # 若模塊加載函數中注冊了***，則在模塊卸載函數中需注銷；

          # 若在模塊加載函數中動態申請了內存，則在此亦需要釋放；

          # 若在模塊加載中申請了一些硬件資源（如：IRQ， DMA channel， I/O ,memory）,則在此需釋放；

    4. 模塊參數 : module_param(參數名， 參數類型， 參數讀/寫權限)

           注： 可以利用上述的方法在加載模塊時傳遞需要的參數。

     5. 導出符號 ： 記錄了該符號以及該符號所在的內存地址。

           可以使用：

                          EXPORT_SYMBOL(符號名)；

                          EXPORT_SYMBOL_GPL(符號名）；

           該功能在內核中使用較多，只要導出該符號，則其他的模塊在調用該符號時，只需聲明則可；這有點類似於跨文件的函數間調用。

     6. 模塊聲明與描述：

          MODULE_AUTHOR(author）；

          MODULE_DESCRIPTION(description);

          MODULE_VERSION(version_string);

          MODULE_DEVICE_TABLE(table_info);

          MODULE_ALIAS(alternate_name);

     7.  模塊的編譯 ：

           下面演示一個 Makefile :

       #Makefile for wm8350_rtc
        obj-m           := wm8350_rtc.o

        all:
                     make -C ../../../linux-2.6.26 M=`pwd` modules

       clean:
                     make -C ../../../linux-2.6.26 M=`pwd` clean
                     rm -f modules.orde

        分析： -C 表示Linux內核所在的目錄，需注意的是，這個目錄是之前設置好的用來編譯zImage的源碼；

                  M 表示指定的需要編譯成模塊的代碼源文件和Makefile 文件；

                  modules ----表示編譯為內核模塊。 

二， Linux文件系統：

       1. C中的文件操作： open , write, read, close,

       2.在Linux的驅動開發中，需要關注的是如下兩個結構：

            1） file_operations :應用程序和 VFS（virtual FS）之間通過系統調用鏈接，而VFS 和普通設備之間則通過file_operation的成員函數（如: read ,write, open ,close ,ioctl ...）

             file 結構體 ：參考： /linux/include/linux/fs.h:            

 

1. struct file {  
2.     /* 
3.      * fu_list becomes invalid after file_free is called and queued via 
4.      * fu_rcuhead for RCU freeing 
5.      */  
6.     union {  
7.         struct list_head    fu_list;  
8.         struct rcu_head     fu_rcuhead;  
9.     } f_u;  
10.     struct path     f_path;  
11. #define f_dentry    f_path.dentry   
12. #define f_vfsmnt    f_path.mnt   
13.     const struct file_operations    *f_op;  
14.     atomic_t        f_count;  
15.     unsigned int        f_flags;  
16.     mode_t          f_mode;  
17.     loff_t          f_pos;  
18.     struct fown_struct  f_owner;  
19.     unsigned int        f_uid, f_gid;  
20.     struct file_ra_state    f_ra;  
21.   
22.     u64         f_version;  
23. #ifdef CONFIG_SECURITY   
24.     void            *f_security;  
25. #endif   
26.     /* needed for tty driver, and maybe others */  
27.     void            *private_data;  
28.   
29. #ifdef CONFIG_EPOLL   
30.     /* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */  
31.     struct list_head    f_ep_links;  
32.     spinlock_t      f_ep_lock;  
33. #endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */   
34.     struct address_space    *f_mapping;  
35. #ifdef CONFIG_DEBUG_WRITECOUNT   
36.     unsigned long f_mnt_write_state;  
37. #endif   
38. };  

另外可以參考一下 file_operation 的描述：

1. struct file_operations {  
2.     struct module *owner;  
3.     loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);  
4.     ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);  
5.     ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);  
6.     ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);  
7.     ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);  
8.     int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);  
9.     unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);  
10.     int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);  
11.     long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);  
12.     long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);  
13.     int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);  
14.     int (*open) (struct inode *, struct file *);  
15.     int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);  
16.     int (*release) (struct inode *, struct file *);  
17.     int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);  
18.     int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);  
19.     int (*fasync) (int, struct file *, int);  
20.     int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);  
21.     ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);  
22.     unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);  
23.     int (*check_flags)(int);  
24.     int (*dir_notify)(struct file *filp, unsigned long arg);  
25.     int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);  
26.     ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);  
27.     ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);  
28.     int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);  
29. }  

2) inode : 包括文件訪問權限，屬主，組，大小，生成時間，訪問時間，最後修改時間等...

inode的結構體定義也是在include/linux/fs.h

3. ps: 可以使用 cat /proc/devices 查詢系統中注冊的設備。

三， sysfs  --- Linux驅動開發使用得較多，尤其是需要顯示一些設備的信息時，而且Android中，sysfs的使用也很多。

1. 目的： sysfs 顯示設備驅動模型中各個模塊間的層次關系： ls /sys ---可以看到其頂級目錄 包括 :

block  bus  class  devices  firmware  module  power

其中： block ----顯示塊設備；

bus   ----顯示系統中所有的總線；

class ----顯示系統中的設備類型；

device --顯示系統中所有的設備並根據設備掛接的總線類型組織成層次關系；

drivers ---包括內核中所有已注冊的設備驅動程序；