Linux内核模块编程：显示所有内核线程与进程家族信息

"实验二 Linux 内核模块编程1" 在这个实验中，我们将探索Linux内核模块编程的基础，学习如何编写、编译以及加载内核模块。内核模块是一种可插入和可移除的代码，允许我们扩展Linux内核的功能，而无需重新编译整个内核。以下是关于实验的具体细节： 设计要求： 实验要求开发两个内核模块。第一个模块的目标是列举系统中的所有内核线程，展示它们的程序名称（comm）、进程ID（PID）、状态、优先级（prio）以及父进程的PID。第二个模块则需接收一个进程的PID作为参数，并打印出与该进程相关的家族信息，包括父进程、兄弟进程和子进程的名称、PID和状态。输出将以树形结构和行列对齐的形式呈现。 实验步骤： 1. 编写内核模块：首先，我们需要包含必要的头文件，如`<linux/init.h>`、`<linux/module.h>`、`<linux/kernel.h>`和`<linux/sched/signal.h>`。然后，定义初始化（init）和退出（exit）函数。初始化函数`init_show_all_kernel_thread()`用于遍历所有进程并检查它们是否为内核线程（通过判断`p->mm`是否为空来确定）。对于每个内核线程，我们使用`printk`函数输出相关信息。退出函数`exit_show_all_kernel_thread()`在模块卸载时执行，但在这个简单的示例中并未执行任何操作。 2. 编写模块编译的Makefile：创建一个Makefile用于编译内核模块。通常，Makefile会包含如下内容： ``` obj-m += mymodule.o all: make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules clean: make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean ``` 这将使用内核源代码目录中的Makefile来编译我们的模块。 3. 编译并加载内核模块：运行`make`命令编译模块，然后使用`insmod`或`sudo modprobe`命令将模块加载到内核中。要卸载模块，可以使用`rmmod`命令。 在实验过程中，为了深入理解，建议阅读内核函数的源代码，如`for_each_process`循环中的遍历函数，以及与进程结构体`task_struct`相关的成员变量，如`comm`、`pid`、`state`、`prio`和`parent`。 通过这个实验，学生不仅能掌握内核模块的基本编程技巧，还能了解到Linux内核是如何管理进程的，以及如何访问和操作内核数据结构。此外，这也会提升他们对系统调用和内核API的理解。