在linux中 应用程序如何调用模块内的函数

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在bbs上发了个如题所示的大土帖,结果没一个回复,哎,真丢人~~~,蒙师兄指点,才初步搞清楚linux模块函数的调用机制:


首先,应用程序是无法直接访问模块中的函数的(即使是你自编自挂的模块--实际上它也是内核模块),用户空间与内核空间之间只有通过一些特定的系统函数来进行通讯(如什么user_to_kernel),而绝对不可能通过“直接调用模块里的函数”这种形式来通讯。


那么,所编写的模块里的函数怎么才能被执行?由谁调用?其实答案很简单,它们是由内核来调用的,注意,是由内核来调用的。比如 init_module() 和  cleanup_module() 函数,分别是在挂载模块(insmod)和卸载模块(rmmod)的时候,内核根据命令参数来调用此两个函数的,它们分别负责模块的初始化及后处理。


很自然的,下一个疑问接踵而至,--模块里的其他函数如何被调用?比如我写的模块中除了 init_module() 和  cleanup_module() 函数外,还写了一个 hello_world() 函数,简单的输出“hello world”到控制台,好,接下来就是这次分析的关键,前面我们强调了模块中的函数是由内核来调用的,除此之外没有别的机会使它被执行到。那如果我们的 hello_world() 函数不能被内核调用,这不就意味着它永远也不可能被执行到吗?确实是这样,换句话说,在这种情况下它就是一段垃圾代码,永无见天日之时。怎么样才能使我们的 hello_world() 函数被执行?显然,关键在于让内核认识它,即内核能找到它。那么,怎样才能使内核找到这个函数?再进一步的问题是,内核为什么要去找这个函数?


第一问的答案是,内核通过系统中特定的数据结构来找到函数的,当然,这意味着在你的模块程序中,仅仅写上 hello_world() 函数的代码是不够的,还应该再做几步工作:

a,首先,系统中的各类数据结构那么多,要使用哪个呢?这由你这个模块的注册性质决定,譬如你的模块是一个USB设备驱动模块,那么你就需要填写usb设备驱动程序的数据结构(通常数据结构都是结构体(struct)的形式)
struct usb_driver{第一项;第二项;第三项;.......}
这里的各项有些是字符串,有些是函数指针,具体请查资料。

b,把 hello_world() 的函数指针放进一个数据结构中。我们还是接着举usb设备驱动程序模块的例子吧,在它的数据结构usb_driver{}中,选一个恰好是函数指针的项,把 hello_world() 函数的指针放进去(通过函数名),再填满这个数据结构的其他部分(不想填的话就空着吧:P,用分号分隔即可)。

c,填完之后,回到第一问中,怎样使内核能够找到这个 hello_world() 函数?回头想想,当我们填完了数据结构,也就决定了我们所编的模块的性质,在此例中它是作为一个usb设备驱动模块,但是要让内核知道它的性质,还得通过执行usb设备驱动程序的系统注册函数 usb_register(struct usb_struct *drv),向内核注册这个模块以及这个填好的数据结构。注意到了吧,注册函数的参数就是我们前面所填写的usb设备驱动模块的数据结构,也就是说,执行了这个注册函数之后,内核里就认识了这个模块,并且得到了 hello_world() 函数的指针!哈哈,这就为我们的 hello_world() 函数找到了生存的意义--它有可能被执行了!(偶觉得,程序生存的意义就在于被执行,就跟偶们生存的意义在于编程序一样:P)

d,还得补充一下,usb_register(struct usb_struct *drv) 函数必须被放在 init_module() 中,因为在注册这个决定模块性质的数据结构之前(短语太长,可约为“这个数据结构”),模块中可以被直接执行到的函数只有 init_module() 和 cleanup_module() 两个,如果不把握这个机会赶紧注册数据结构的话,那我们的 hello_world() 函数又要永不见天日了:(。


现在来看第二问,内核为什么要去找这个函数?还是用usb设备驱动模块来解释,其他类型的模块偶不了解,还请大虾们补充。对于usb设备驱动模块,内核找这个函数的原因当然是,用户程序对usb设备进行了某种操作,而这种操作需要usb设备驱动程序的函数来进行实现。我们前面的工作中已将这个usb设备驱动模块的数据结构注册进内核数据结构链表,内核根据我们这个模块对应的数据结构usb_driver的各项定义,找到对应用户要求的那个操作的那个函数。假设我们把 hello_world() 函数的指针放在usb_driver的 write() 选项中,那么当用户对usb设备进行写操作的时候,就调用了 hello_world() 函数,控制台屏幕上会打出“hello world ”,其他什么操作都没有,哈哈,一定很有趣。(这里我们假设此usb设备的驱动程序正好是我们编的那个)

自己的一点心得,大部分是凭空想像的,错误之处一定数不胜数,还请各位大虾费心批评指教!

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