Ubuntu18.04添加内核模块（字符设备）

虚拟机Ubuntu18.04（内核版本linux-5.4.0-135-generic）

参考

1 编译内核模块

创建字符设备代码文件char_dev.c：

c 复制代码

#include <linux/init.h>     //定义了module_init
#include <linux/module.h>   //最基本的头文件，其中定义了MODULE_LICENSE这一类宏
#include <linux/fs.h>       // file_operations结构体定义在该头文件中
#include <linux/device.h>    //class、class_device结构体的定义位置

static const char* devive_name = "first_driver";  //  定义设备名
static struct class *first_class;    //定义class结构体
static struct device *first_dev;    //定义device结构体

//定义了open函数
static int first_drv_open (struct inode *inode, struct file *file)
{
        printk("open\n");
        return 0;
}

//定义了write函数
static ssize_t first_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t * ppos)
{
        printk("write\n");
        return 0;
}

//在file_operations中注册open和write函数
static struct file_operations first_drv_fo =
{
        .owner  =  THIS_MODULE,

        //将对应的函数关联在file_operations的结构体中
        .open   =  first_drv_open,      
        .write  =  first_drv_write,
};

static int dev_id = 0;     //初始化的设备号0
//init驱动的入口函数
static int __init first_drv_init(void)
{      
        //注册设备，实际是将file_operations结构体放到内核的制定数组中，以便管理
        //在register_chrdev中制定dev_id作为主设备号，若dev_id为0则自动分配一个主设备号
        dev_id = register_chrdev(dev_id, devive_name , &first_drv_fo);

	    first_class = class_create(THIS_MODULE, "first_drv");    //初始化class结构体，指定设备文件名

    	first_dev = device_create(first_class, NULL, MKDEV(dev_id, 0), NULL, "first_drv");// 根据class来初始化device，会创建出对应的设备文件 /dev/first_drv
     
        printk("init\n");
        return 0;
}

//驱动的出口函数
static void __exit first_drv_exit(void)
{
        printk("exit\n");
        unregister_chrdev(dev_id, devive_name);  //卸载设备，实际是将file_operations结构体从内核维护的相关数组中以主设备号作为索引删除
	    device_unregister(first_dev); // 后创建的先卸载
    	class_destroy(first_class);
}

//内核将通过这个宏，来直到这个驱动的入口和出口函数
module_init(first_drv_init);  
module_exit(first_drv_exit);

MODULE_AUTHOR("Ethan Lee <4128127@qq.com>");
MODULE_LICENSE("GPL");  //指定协议

sh 复制代码

obj-m += char_dev.o
KERN_DIR=/usr/src/linux-headers-5.4.0-135-generic

all:
	make -C ${KERN_DIR} M=${shell pwd} modules

clean:
	rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.sysvers

编译：

sh 复制代码

make

2 加载内核模块

sh 复制代码

sudo insmod char_dev.ko

查看是否添加成功：

sh 复制代码

cat /proc/devices

结果如下：

sh 复制代码

Character devices:
 ...
 189 usb_device
 204 ttyMAX
 226 drm
 240 first_driver  #这里是我们添加的模块
 241 aux
 242 hidraw
...

Block devices:
  7 loop
  8 sd
  9 md
 11 sr
 65 sd
 66 sd
...

创建一个测试程序char_dev_test.c：

c 复制代码

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;      //声明设备描述符
    int val = 1;  //随便定义变量传入到
    fd = open("/dev/first_drv",  O_RDWR);  //根据设备描述符打开设备
    if(fd < 0)          //打开失败
            printf("can't open\n");  
    write(fd, &val, 4);  //根据文件描述符调用write

    return 0;
}

编译并运行测试程序：

sh 复制代码

gcc char_dev_test.c -o char_dev_test

sudo ./char_dev_test

查看结果：

sh 复制代码

$ dmesg  | tail -10
[ 1746.094412] CPU3 has been hot-added
[ 1746.094945] CPU4 has been hot-added
[ 1746.097525] CPU5 has been hot-added
[ 1746.098038] CPU6 has been hot-added
[ 1746.098708] CPU7 has been hot-added
[ 2861.264107] char_dev: loading out-of-tree module taints kernel.
[ 2861.264142] char_dev: module verification failed: signature and/or required key missing - tainting kernel
[ 2861.264398] init
[ 3070.234439] open
[ 3070.234441] write

3.卸载内核模块

sh 复制代码

sudo rmmod char_dev

查看结果：

sh 复制代码

$ dmesg  | tail -1
[ 4282.264114] exit