1. 编译内核

有很多复杂的configure

配置
make
启用内核

1.1. 编译选项

config模式
1. Y：加入内核
2. N：不加入内核
3. M：模块形式，先留一个地址，.ko文件。需要功能的时候可以去加载。

1.2. 启用新内核

make install：把内核复制到\boot目录下
- 慎用，一般手动做这个操作

grub的引导菜单会多一个刚编译的内核

1.3. 初始化程序的建立

initrd
- 系统启动时的第一个用户态程序，没有父进程的进程

2. 驱动

常见驱动的源代码集成在内核源码中

也有第三方驱动的开发，可以单独编译成模块.ko

编译需要内核头文件的支持

2.1. 加载模块

系统开机时没有加载，但可以在运行的时候加载模块

e.g. U盘驱动

底层命令
1. insmod：把模块装载到内核里
2. rmmod：从内核里释放模块
高层命令
1. modprobe：装载
2. modprobe -r：释放

2.2. 模块依赖

lsmod：看当前已经装载到内核的模块
- 和cat /proc/modules等价
modinfo
moddep

模块依赖：模块A引用模块B导出的符号，即模块B被模块A引用。如果要装载模块A，就要先装载模块B。

高层命令会解决依赖关系，而底层命令不会。

2.3. 模块通信

共享变量
调用函数

2.4. 👍Linux内核模块与应用程序模块的区别

	C	Linux内核模块
运行	用户空间	内核空间
入口	main()	module_init()指定
出口	无	module_exit()指定
运行	直接指定	insmod
调试	gdb	kdbug,kdb,kgdb等

内核模块其实并不存在入口出口，init做初始化，exit做释放，加载后一直在内存里待命
内核模块真正执行的时候是用户态程序调用相关功能
- e.g. 内核加载了一段打印机的驱动，一直在内存里待命，在用户态程序（如Word）里点了打印，这段驱动才会被调用（通过系统调用）
- 要考虑并行会出现的问题，可能有多个用户同时打印

2.5. 内核程序注意事项

不能调用C库来开发驱动程序
没有内存保护机制
小内核栈
- 内核一般不用递归否则会占用大量内存空间
并发考虑
内核代码/Shell脚本没有类型浮点支持

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
static int __init hello_init(void)
{
	printk(KERN_INFO "Hello world\n");
	return 0;
}
static void __exit hello_exit(void)
{
	printk(KERN_INFO "Goodbye world\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

2.6. 编译

内核Makefile和一般的不一样，而且经常更新

2.7. 模块参数传递

传递方式
1. 参数在模块加载时传递
  - shell: insmod hello.ko test=2
2. 参数需要使用module_param宏来声明
  - module_param(变量名称，类型, 访问许可掩码)
支持参数类型
- Byte, short, ushort, int, uint, long, ulong, bool, charp
- Array (module_param_array(name, type, nump, perm))

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

static int test;
module_param(test, int, 0644);

static int __init hello_init(void)
{
	printk(KERN_INFO “Hello world test=%d \n” , test);
	return 0;
}
static void __exit hello_exit(void)
{
	printk(KERN_INFO "Goodbye world\n");
}

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("Test");
MODULE_AUTHOR("xxx");
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

3. 字符型设备

3.1. 驱动程序的初始化加载过程

申请设备号
定义文件操作结构体 file_operations
创建并初始化定义结构体 cdev
1. struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();
2. my_cdev->ops = &my_fops;
3. void cdev_init(struct cdev *cdev, struct file_operations *fops);和2功能差不多。
将cdev注册到系统，并和对应的设备号绑定
- int cdev_add(struct cdev *dev, dev_t num, unsigned int count);
在/dev文件系统中用mknod创建设备文件，并将该文件绑定到设备号上
- mknod {{path/to/device_file}} c {{major_device_number}} {{minor_device_number}}

3.2. 主设备号和次设备号

一个字符设备或者块设备都有一个主设备号和次设备号。
主设备号和次设备号统称为设备号。
主设备号用来表示一个特定的驱动程序。
次设备号用来表示使用该驱动程序的各设备。

3.3. 应用程序调用驱动

加载设备驱动：应用程序需要加载一个驱动模块（.ko文件），这个过程会生成一个设备文件，该文件代表了驱动程序控制的硬件设备或本地设备
打开设备文件：应用程序使用系统提供的函数（如open()）来打开设备文件。这些函数最终会通过内核转发到相应的驱动函数。每个设备文件都有一个对应的inode结构体，包含了设备的主次设备号，是设备的唯一标识
执行系统调用：应用程序通过执行系统调用（如read(), write(), ioctl()等）与设备驱动进行交互。这些调用最终会通过内核转发到相应的驱动函数

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06-Linux内核