模块编程实验.ppt

【模块编程实验】是计算机科学领域中针对操作系统学习的一个重要实践环节，主要涉及Linux系统、嵌入式系统以及操作系统课程的大学生课件内容。实验旨在让学习者深入了解用户空间和系统空间的区别，理解宏内核的组织方式，并掌握内核模块的加载与卸载操作。 在Linux操作系统中，模块是一种可动态插入和移除的代码片段，允许在运行时扩展内核功能。实验的首要目标是体会用户空间和系统空间的不同。用户空间是应用程序运行的地方，而系统空间则是操作系统内核执行的地方，两者通过系统调用接口进行通信。 理解宏内核的组织方式是另一个关键点。宏内核是指将大部分内核功能集中在一个单一的、可执行的文件中，这样可以方便地通过模块来扩展其功能。当需要增加新的硬件驱动或服务时，无需重新编译整个内核，只需加载对应的模块即可。 实验中会涉及到模块的基本结构，包括初始化和结束函数。通常，模块需要实现`init_module()`和`cleanup_module()`这两个函数，分别在模块加载和卸载时执行。从2.3.13内核版本开始，可以使用`module_init()`和`module_exit()`宏来指定自定义的初始化和退出函数名称。 编写内核模块需要遵循特定的规则，例如，必须包含`<linux/module.h>`、`<linux/kernel.h>`和`<linux/init.h>`头文件，这些头文件定义了模块所需的API、类型和宏。内核模块不能使用常规的C库函数，如`printf()`，而应使用`printk()`函数来记录信息。`printk()`带有优先级，便于区分不同重要性的日志消息。 实验内容可能包括创建一个简单的内核模块，例如"hello world"模块。这样的模块通常只包含`init_module()`和`cleanup_module()`两个函数，用于打印简单的信息。模块的编译需要使用特定的编译选项，如`-DMODULE -D__KERNEL__ -DLINUX`，然后使用`insmod`命令加载模块，`rmmod`命令卸载模块。通过`lsmod`、`modinfo`和`/proc/modules`文件可以查看模块的状态和信息。 此外，为了符合GPL许可证的要求，模块需要添加许可证信息，例如`MODULE_LICENSE()`, `MODULE_DESCRIPTION()`, `MODULE_AUTHOR()`和`MODULE_SUPPORTED_DEVICE()`宏，这些信息可以在`<linux/module.h>`中找到定义。 通过这个实验，学生不仅可以熟悉Linux内核模块的工作原理，还能增强对操作系统底层运作的理解，为后续的系统开发和调试打下坚实的基础。