Linux Module Programming - dmclab.hanyang.ac.kr

Linux Module Programming• 모듈에 대한 이해• 모듈 프로그래밍• 모듈 빌드• 모듈 적재 및 제거

Understanding Linux Module• 모듈 프로그램의 장점• 효과적인 메모리 사용• Kernel 전체를 다시 컴파일 하지 않고,Kernel의 일부분 또는 디바이스 드라이버를 교체할 수 있다• 모듈 프로그램의 단점• Namespace pollution• Kernel 에 삽입되어 확장된 Kernel이 되기에, 모듈을 개발 시 기존global variable, function name의 파악이 어려워 이들과의 충돌이발생하기 쉽다

Module Programming• Entry• Exit• 모듈이 로드될 때 불리는 초기화 함수• 성공적으로 로드 시 0, 그렇지 않은 경우 0이 아닌 값 리턴• Prototype : int init_func_name (void)• 모듈이 메모리에서 제거될 때 호출되는 해제 함수• 모듈이 반환되기 이전에 자원을 반납하거나 하드웨어가 일관 된 상태를유지하도록 하는 등의 일 처리함• Prototype : void exit_func_name (void)일반적으로 static으로 선언하여 구현한다.

Module Programming• MACRO (linux/init.h)• module_init()• #define module_init(initfn) \• static inline initcall_t __inittest(void) \• { return initfn; } \• int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));

Module Programming• MACRO (linux/init.h)• module_exit()• #define module_exit(exitfn) \• static inline exitcall_t __exittest(void) \• { return exitfn; } \• void cleanup_module(void) __attribute__((alias(#exitfn)));

Module Programming• Module link concept (linux/module.h)• extern int init_module(void);• extern void cleanup_module(void);• These are either module local, or the kernel's dummy ones.

Module Programming• Module link conceptinsmodinit_module()register_capability()capabilities()……printk()rmmodcleanup_module()unregister_capability()

Module Programming• MACRO (include/linux/module.h)• MODULE_LICENSE• 모듈의 라이센스 정보 등록• 일반적으로 GPL을 사용하며, GPL이 아닌 모듈의 경우에 GPL만의심볼들을 사용할 수 없다• MODULE_AUTHOR• 모듈의 작성자 표시

Module Programming• printk() function (linux/kernel.h)• Kernel 에서 사용되는 printf()와 같은 용도의 함수• syslog에 메시지 추가 (etc/syslog.conf에서 설정)• dmesg utility를 사용하여 메시지 확인• 부동 소수점을 출력하지 못함• 메시지의 우선 순위 결정 매크로

Module Build• Simple module program (code)/* hello.c */#include #include #include static int hello_init(void){printk(KERN_ALERT "I bear a charmed life.\n");return 0;}static void hello_exit(void){printk(KERN_ALERT "Out, out, brief candle!\n");}module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR(“Jongmin Gim");

Module Build• Simple module program (makefile)O_TARGETobj-mKERNEL_DIRMODULE_DIRPWD:= hello.ko:= hello.o:= /lib/modules/$(shell uname -r)/build:= /lib/modules/$(shell uname -r)/kernel/hello_module:= $(shell pwd)default :install :clean :$(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) SUBDIRS=$(PWD) modulesmkdir -p $(MODULE_DIR)cp -f $(O_TARGET) $(MODULE_DIR)$(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) SUBDIRS=$(PWD) clean

Loading and Executing Module• 모듈 명령어 요약명령어 용 도insmodrmmodlsmoddepmodmodprobemodinfomodule 설치 (install)실행중인 modules 제거 (unload)Load 된 module 들의 정보 표시커널 내부에 적재된 모듈간의 의존성 검사모듈간 의존성을 검사하여 누락된 다른 모듈을 찾아 적재함목적 파일을 검사하여 관련 정보 표시

Loading and Executing Module• 모듈 정보 확인

Loading and Executing Module• Error : Invalid module format• Kernel 과 module의 버전이 동일하지 않는 경우 발생

Module programming with kernel modification§ Export symbol*** include/linux/module.h:#define EXPORT_SYMBOL(sym)\__EXPORT_SYMBOL(sym, "")*** include/linux/module.h:#define __EXPORT_SYMBOL(sym, sec) \extern typeof(sym) sym; \__CRC_SYMBOL(sym, sec) \static const char __kstrtab_##sym[] \__attribute__((section("__ksymtab_strings"), aligned(1))) \= MODULE_SYMBOL_PREFIX #sym; \static const struct kernel_symbol __ksymtab_##sym \__used \__attribute__((section("___ksymtab" sec "+" #sym), unused)) \= { (unsigned long)&sym, __kstrtab_##sym }17

Example…void **sys_call_table = (void **)0x0xc057c150;//or extern void*sys_call_table[];asmlinkage int (*orig_task_print)(void); //기존 함수 백업용asmlinkage int new_task_print (void) //새로운 함수 내용{printk( KERN_ALERT “System Call Overide\n" );return orig_task_print (void);}int __init m_init( void ){orig_setuid = sys_call_table[__NR_task_print ]; //기존 함수의 주소 백업write_cr0( read_cr0( ) & ( ~0x10000 ) );sys_call_table[__NR_task_print] = new_task_print; //새로운 함수로 내용 변경write_cr0( read_cr0( ) | 0x10000 );printk( KERN_ALERT "Module init\n" );return 0;}void __exit m_exit( void ){write_cr0( read_cr0( ) & ( ~0x10000 ) );sys_call_table[__NR_task_print ] = orig_task_print; //원래 함수의 내용으로 복구write_cr0( read_cr0( ) | 0x10000 );printk( KERN_ALERT "Module exit\n" );}…18

모듈 코드• 모듈 컴파일 후 모듈 로딩# insmod module.ko• 테스트 코드 실행19

module_param (Kernel 3.2.15)*** include/linux/moduleparam.h:#define module_param(name, type, perm) \module_param_named(name, name, type, perm)#define module_param_named(name, value, type, perm) \param_check_##type(name, &(value)); \module_param_cb(name, &param_ops_##type, &value, perm); \__MODULE_PARM_TYPE(name, #type)#define module_param_cb(name, ops, arg, perm) \__module_param_call(MODULE_PARAM_PREFIX, \name, ops, arg, __same_type((arg), bool *), perm)#define __module_param_call(prefix, name, ops, arg, isbool, perm) \/* Default value instead of permissions? */ \static int __param_perm_check_##name __attribute__((unused)) = \BUILD_BUG_ON_ZERO((perm) < 0 || (perm) > 0777 || ((perm) & 2)) \+ BUILD_BUG_ON_ZERO(sizeof(""prefix) > MAX_PARAM_PREFIX_LEN); \static const char __param_str_##name[] = prefix #name; \static struct kernel_param __moduleparam_const __param_##name \__used \__attribute__ ((unused,__section__ ("__param"),aligned(sizeof(void *)))) \= { __param_str_##name, ops, perm, isbool ? KPARAM_ISBOOL : 0, \{ arg } }20

module_param (Kernel 3.2.15)#include #include #include #include static int esos_get_num=0;module_param(esos_get_num,int,0);static int hello_init(void){printk(" Hello Module Programming: num is %d \n", esos_get_num);return 0;}static void hello_exit(void){printk(KERN_ALERT "Goodbye Module Programming \n");}module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("Jongmin Gim");21

module_param (Kernel 3.2.15)Build hello.ko moduleO_TARGETobj-mKERNEL_DIRMODULE_DIRPWD:= hello.ko:= hello.o:= /lib/modules/$(shell uname -r)/build:= /lib/modules/$(shell uname -r)/kernel/hello_module:= $(shell pwd)default :install :clean :$(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) SUBDIRS=$(PWD) modulesmkdir -p $(MODULE_DIR)cp -f $(O_TARGET) $(MODULE_DIR)$(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) SUBDIRS=$(PWD) clean22

module_param (Kernel 3.2.15)• How to use it?• Insmod hello.ko esos_get_num=10• The parameters should be contiquous between left and right value.23

Q & Agim.jongmin@gmail.com24