从2.4到2.6：Linux内核可装载模块机制的改变对设备驱动的影响

简介： 从 2.4 到 2.6，Linux 内核在可装载模块机制、设备模型、一些核心 API 等方面发生较大改变，设备驱动开发人员面临着将驱动从 2.4 移植到 2.6 内核，或是使驱动同时支持2.4 与 2.6 内核的任务。站在设备驱动开发人员的角度，驱动由一个或几个外部可加载内核模块组成，本文针对 2.6 内核里模块机制的改变对编写设备驱动程序的影响，从内核模块的编译、装载时的版本检查、初始化与退出、模块使用计数、输出内核符号、命令行输入参数、许可证声明等方面比较了 2.4 与 2.6 内核的区别；并总结了使设备驱动同时支持 2.4 与 2.6 内核的一系列模板。
本文的标签:  从2.4, 内核, 内核可装载模块机制的改变对设备驱动的影响(makefile), 到2.6：linux
 
 
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发布日期： 2006 年 2 月 09 日
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1． 获取内核版本
当设备驱动需要同时支持不同版本内核时，在编译阶段，内核模块需要知道当前使用的内核源码的版本，从而使用相应的内核 API。2.4 与 2.6 内核下，源码头文件 linux/version.h 定义有：
LINUX_VERSION_CODE ― 内核版本的二进制表示，主、从、修订版本号各对应一个字节；
KERNEL_VERSION(major, minor, release) － 由主、从、修订版本号构造二进制版本号。
在同时支持2.4与2.6 内核的设备驱动程序中，经常可以看到以下代码段：

清单1：判断内核版本的代码段。
#include <linux/version.h>
#if LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(2, 6, 0)
#define LINUX26
#endif
#ifdef LINUX26
/*code in 2.6 kernel*/
#else
/*code in 2.4 kernel */
#endif

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2．内核模块机制的改变
2.1模块编译
从2.4到2.6，外部可装载内核模块的编译、连接过程以及Makefile的书写都发生了改变。
2.4内核中，模块的编译只需内核源码头文件；需要在包含linux/modules.h之前定义MODULE；编译、连接后生成的内核模块后缀为.o。
2.6内核中，模块的编译需要配置过的内核源码；编译、连接后生成的内核模块后缀为.ko；编译过程首先会到内核源码目录下，读取顶层的Makefile文件，然后再返回模块源码所在目录。

清单2：2.4 内核模块的Makefile模板
#Makefile2.4
KVER=$(shell uname -r)
KDIR=/lib/modules/$(KVER)/build
OBJS=mymodule.o
CFLAGS=-D__KERNEL__ -I$(KDIR)/include -DMODULE
    -D__KERNEL_SYSCALLS__ -DEXPORT_SYMTAB
  -O2 -fomit-frame-pointer  -Wall  -DMODVERSIONS
          -include $(KDIR)/include/linux/modversions.h
all: $(OBJS)
mymodule.o: file1.o file2.o
ld -r -o $@ $^
clean:
rm -f *.o

在2.4 内核下，内核模块的Makefile与普通用户程序的Makefile在结构和语法上都相同，但是必须在CFLAGS中定义-D__KERNEL__-DMODULE，指定内核头文件目录-I$(KDIR)/include。 有一点需注意，之所以在CFLAGS中定义变量，而不是在模块源码文件中定义，一方面这些预定义变量可以被模块中所有源码文件可见，另一方面等价于将这些预定义变量定义在源码文件的起始位置。在模块编译中，对于这些全局的预定义变量，一般在CFLAGS中定义。

清单3：2.6 内核模块的Makefile模板
# Makefile2.6
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
#kbuild syntax. dependency relationshsip of files and target modules are listed here.
mymodule-objs := file1.o file2.o
obj-m := mymodule.o
else
PWD  := $(shell pwd)
KVER ?= $(shell uname -r)
KDIR := /lib/modules/$(KVER)/build
all:
$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD)
clean:
rm -rf .*.cmd *.o *.mod.c *.ko .tmp_versions
endif

KERNELRELEASE是在内核源码的顶层Makefile中定义的一个变量，在第一次读取执行此Makefile时，KERNELRELEASE没有被定义， 所以make将读取执行else之后的内容。如果make的目标是clean，直接执行clean操作，然后结束。当make的目标为all时，-C $(KDIR) 指明跳转到内核源码目录下读取那里的Makefile；M=$(PWD) 表明然后返回到当前目录继续读入、执行当前的Makefile。当从内核源码目录返回时，KERNELRELEASE已被被定义，kbuild也被启动去解析kbuild语法的语句，make将继续读取else之前的内容。else之前的内容为kbuild语法的语句, 指明模块源码中各文件的依赖关系，以及要生成的目标模块名。mymodule-objs := file1.o file2.o表示mymoudule.o 由file1.o与file2.o 连接生成。