Linux内核编程入门指南

“Linux内核编程入门，通过C语言实现Linux驱动程序开发，涵盖内核模块、字符设备文件、/PROC文件系统、系统调用、中断处理等关键概念。” 本文档是一份针对Linux内核编程的入门教程，主要关注C语言在编写Linux驱动程序中的应用。以下是对各章节主要内容的详细解释： 1. **Hello, World**： 这是所有编程教程的传统起点，用于介绍基本的编程概念。在内核模块中，`init_module` 和 `cleanup_module` 是两个核心函数，分别在模块加载到内核时和卸载时被调用。`init_module` 通常用于初始化数据结构和设置回调函数，而 `cleanup_module` 负责清理资源，确保模块安全卸载。 2. **内核模块的编译与多文件内核模块**： 内核模块的编译涉及特定的编译选项和链接步骤，以生成可加载的模块对象文件。对于多文件模块，需要正确地组织源文件，并使用适当的编译器选项来构建整个模块。 3. **字符设备文件**： Linux内核中的字符设备文件提供了一种与硬件交互的方式。它们代表了一个设备，允许用户空间应用程序通过系统调用来读写数据。这部分讲解如何创建和管理字符设备节点以及注册和注销设备驱动。 4. **/PROC文件系统**： /PROC 是一个虚拟文件系统，用于提供内核状态和信息。开发者可以通过创建自己的 `/PROC` 文件来暴露内核数据，使得用户空间可以访问这些信息。 5. **使用/PROC进行输入**： 这一部分讲解如何利用 `/PROC` 系统向用户提供输入接口，比如读取配置或控制内核行为。 6. **和设备文件对话（写和IOCTLS）**： 设备文件提供了发送控制命令（IOCTLs）到驱动程序的能力，这允许应用程序定制设备行为。本章详细介绍了如何定义和处理 IOCTL 命令。 7. **启动参数**： 在内核启动时，可以通过命令行参数传递信息给内核模块。这部分内容解释如何接收和处理这些参数。 8. **系统调用**： 系统调用是用户空间与内核交互的主要方式，用于执行特权操作。这里将介绍如何添加自定义系统调用。 9. **阻塞进程**： 当进程等待资源或事件时，它们可能会进入阻塞状态。这一部分探讨了如何管理和调度这些阻塞的进程。 10. **替换PRINTK'S**： PRINTK 是内核中的调试打印函数，本节讨论如何自定义和扩展这个功能以适应特定的调试需求。 11. **中断处理程序**： 中断处理程序是响应硬件事件的代码，它们在中断上下文中运行。这里详细讲解了如何编写和注册中断处理程序，特别是针对Intel架构上的键盘中断处理。 12. **对称多处理（SMP）**： SMP是指支持多个处理器的系统，这部分内容涉及在多处理器环境下设计和优化内核模块的技巧。 此外，文档还包含了一些常见错误的解决方案，以及不同内核版本（如2.0和2.2）之间差异的说明。最后，文档提到了GNU General Public License，这是开源软件的常用许可协议，确保代码遵循开放源码的原则。 这个教程适合对Linux内核感兴趣的初学者，通过学习，读者将能够理解和创建自己的内核模块，实现对硬件的控制和系统级别的优化。