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发信人: zzt (好好学习，天天向上), 信区: Linux
标 题: [转载]Module的编程
发信站: BBS 荔园晨风站 (Thu Feb 17 19:43:20 2000), 站内信件
发信人: xz (非飞), 信区: Linux
标 题: [转载]Module的编程
发信站: 一网深情 (Sat Jul 24 11:06:33 1999), 转信
发信人: flight (非飞), 信区: Linux
标 题: [转载]Module的编程
发信站: 幽幽黄桷兰 (Sat Jul 24 11:05:01 1999), 转信
Module的编程
在实际的产品开发和系统维护工作中，常常需要修改系统中某些功能
或向系统中添加新功能。如修改系统调用或添加新的设备驱动程序、新的
文件系统类型等。这可以通过两种方法来实现。第一种是直接修改系统的
核心代码，然后重新编译生成新的核心。该方法的缺点是每做一次修改，
都需要对系统进行重新编译，这给新核心代码的调试带来了相当大的困难。
若系统管理员需要针对不同用户进行相应的配置，重新编译的工作量是巨
大的。另外，这也给计算机厂商将新功能提供给用户造成很大不便。第二
种方法是将对系统的修改制做成一个module，通过静态或动态地加载和卸
载该module来修改系统的行为。应用module技术，可以减小系统核心代
码的规模，而且在需要时才装入module可以减小系统所占用的硬件资源，
从而提高系统的性能。Module的代码在装入核心后，与核心中其它代码的
地位是相同的，这给代码的调试带来相当大的方便。若管理员需针对不同
用户进行相应的配置，只需修改module配置文件或在装载它时传递的参
数。当计算机厂商将新功能发布给用户时，只需发布实现该功能的module。
下面以修改系统调用为例说明进行module编程时需要做的工作。
大多数情况下，用户对系统核心的行为的改变是通过修改相应的系统
调用来实现的。这主要是由于用户进程不能直接访问核心空间的内存、调
用核心的函数。若用户需要系统为它提供服务，主要通过系统调用。因为
系统调用是用户进程请求操作系统为它提供服务的接口。
系统调用的一般过程为：
1．用户需要进行系统调用时，必须以C语言函数的形式写一句系统调用宏
_syscallN()。
2．当进程执行到用户程序的系统调用命令时，实际上执行了由宏命令
_syscallN()展开的函数。_syscallN()宏将系统调用的参数由各通用寄存
器传递，然后执行INT 0X80，以核心态进入入口地址system_call。从
system_call入口的汇编程序的主要功能是：
(1)保存寄存器当前值（SAVE_ALL）；
(2)检验是否为合法的系统调用；
(3)根据系统调用表sys_call_table和EAX持有的系统调用号找出并转
入系统调用响应函数；
(4)从该响应函数返回后，让EAX寄存器保存函数返回值，跳转至
ret_from_sys_call。
(5)最后，在执行位于用户程序中系统调用命令后面余下的指令之前，若
INT 0X80的返回值非负，则直接按类型type返回；否则，将INT 0X80的
返回值取绝对值，保留在errno变量中，返回-1。
修改系统调用需要的工作：
修改系统调用需要重新编写系统调用代码，这一般是用户代码结束后
调用核心原来的函数。既user code + original system call functio改系统
调用sys_open为例说明进行module编程的细节。
例子的实现细节
/*module.c*/
/* 包含的头文件*/
#include <linux/kernel.h> /* 我们进行核心编程*/
#include <linux/module.h> /* 我们进行module编程*/
#include <sys/syscall.h> /* 得到系统调用表*/
#include <linux/sched.h> /* 获得当前进程的指针*/
/*定义sysmbol_table*/
/*
符号表是该模块向核心其它模块提供的接口，其它模块可以利用该模块提
供的资源。insmod向核心添加模块时，调用sys_get_kernel_syms(struct
kernel_sym table)得到当前的核心的所有符号，完成符号之间的引用关系
*/
static struct symbol_table mymodule_syms = {
#include <linux/symtab_begin.h>
X(mymodule_symbol1),
X(mymodule_symbol2),
……
X(mymodule_sysboln),
#include <linux/symtab_end.h>
};
/*外部变量定义*/
/*
注意这里将它定义为extern, 表示它引用其他模块的symbol，由insmod
完成符号指针的定位
*/
extern type1 var1;
…
extern typen varn;
extern void *sys_call_table[]; /* 系统调用表中函数指针表*/
/*需要传递给该module的参数定义*/
/*
模块中的变量的值可以在 insmod时进行赋值，或在moduble的配置文件
中指定， 如 insmod modulename var1=value1 var2=value2
*/
type1 var1;
…
typen varn;
int uid; /* 我们想监视的用户ID */
/*其它变量*/
/*
该模块使用的局部变量
*/
type1 var1;
……
typen varn;
asmlinkage int (*original_call)(const char *, int, int);
/*指向原来的系统调用函数的指针*/
/*用户自定义系统调用响应函数*/
/*
当该模块装载后，所有进程调用sys_open（）时，其实是调用该函数
*/
asmlinkage int our_sys_open(const char *filename, int flags, int
mode)
{
/* 用户代码*/
if (uid == current->uid)
{ /* 该用户是我们监视的用户，作相应的工作*/
actions;
}
/* 调用原来的系统调用函数*/
return original_call(filename, flags, mode);
}
/* init_module*/
/* 执行insmod时，调用sys_create_module()创建新的module, 然后调
用sys_init_modue()对 module进行初始化，在初始化中调用init_module()
函数*/
int init_module()
{
/*登记符号表*/
register_symtab(&mymodule_syms);
original_call = sys_call_table[__NR_open];
sys_call_table[__NR_open] = our_sys_open;
return 0;
}
/* cleanup_module*/
/*
当该module不在被使用时，核心通知守护进程调用（或用户手工调用）
rmmod将它卸载出核心。在卸载的过程中调用sys_delete_module()，该函
数调用cleanup_module()，完成退出工作
*/
void cleanup_module()
{
/*其它清除代码*/
/* 恢复原来的系统调用 */
sys_call_table[__NR_open] = original_call;
}
make文件的描述：
#change it here or specify it on the "make" commandline
INCLUDE = /usr/include
CFLAGS = -D__KERNEL__ -DMODULE –O –Wall –I$(INCLUDEDIR)
# Extract version number from headers.
VER = $(shell awk –F\" '/REL/ {PRINT $$2}'
$(INCLUDEDIR) / linux/version.h)
OBJS = example.o
all : $(OBJS)
example.o : module.o
install :
install –d /lib/modules/$(VER)/misc/lib/modules/misc
install –c example.o /lib/modules/$(VER)/misc
install –c example.o /lib/modules/misc
clean :
rm –f *.o *~core
make文件涉及很多细节，这里不赘述了。可参见文献linux device driver。
总结
module是a.out 或 elf 格式的目标文件，它不固定link到某一地址
开始运行。它可以根据需要在系统启动后动态地加载到系统核心之中。一
旦module载入核心后，它则成为核心代码的一部分，它与其它核心代码的
地位是相同的。超级用户可以通过insmod和rmmod命令显示地将module
载入核心或从核心中将它卸载。核心也可在需要时，请求守护进程(kerneld)
装载（调用insmod命令）和卸载（调用rmmod命令）module。通过动态地
将代码载入核心可以减小核心代码的规模，使核心配置更为灵活。若在调
试新核心代码时采用module技术，用户不必在每次修改后都需重新编译核
心和启动系统。但是应用module技术会对系统的性能和内存有一定的影
响。
module通过符号表(symbol table)使用核心资源，核心将资源登记在
符号表中。当module装载时，核心利用符号表来解决module中资源引用
的问题。Linux 允许module堆栈(module stacking),既一个module可请
求其他module为之提供服务。若module的引用记数为0，用户则可将它
卸载出核心。系统释放分配给该module的系统资源，同时将该module提
供的符号从核心符号表中删除。用户可以通过module编程来改造操作系
统，如添加设备驱动程序、文件系统、修改和增加系统调用等。
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※ 来源:．幽幽黄桷兰 bbs.cqupt.edu.cn．[FROM: 202.202.37.26]
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※ 来源:．一网深情 bbs.uestc.edu.cn．[FROM: 202.202.37.26]
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