這里要介紹的是如何寫一個(gè)類似hello world的簡單測(cè)試驅(qū)動(dòng)程序。而這個(gè)驅(qū)動(dòng)的唯一功能就是輸出hello world。首先我們來了解下linux內(nèi)核下調(diào)試程序的一個(gè)重要函數(shù)printk以及幾個(gè)重要概念。
printk類似c語言的printf，是內(nèi)核中輸出打印信息的函數(shù)。以后驅(qū)動(dòng)調(diào)試中的重要性不言而喻，下面先做一個(gè)簡單介紹。
printk的級(jí)別
日志級(jí)別一共有8個(gè)級(jí)別，printk的日志級(jí)別定義如下（在include/linux/kernel.h中）：
#define KERN_EMERG 0/*緊急事件消息，系統(tǒng)崩潰之前提示，表示系統(tǒng)不可用*/
#define KERN_ALERT 1/*報(bào)告消息，表示必須立即采取措施*/
#define KERN_CRIT 2/*臨界條件，通常涉及嚴(yán)重的硬件或軟件操作失敗*/
#define KERN_ERR 3/*錯(cuò)誤條件，驅(qū)動(dòng)程序常用KERN_ERR來報(bào)告硬件的錯(cuò)誤*/
#define KERN_WARNING 4/*警告條件，對(duì)可能出現(xiàn)問題的情況進(jìn)行警告*/
#define KERN_NOTICE 5/*正常但又重要的條件，用于提醒*/
#define KERN_INFO 6/*提示信息，如驅(qū)動(dòng)程序啟動(dòng)時(shí)，打印硬件信息*/
#define KERN_DEBUG 7/*調(diào)試級(jí)別的消息*/
沒有指定日志級(jí)別的printk語句默認(rèn)采用的級(jí)別是：DEFAULT_ MESSAGE_LOGLEVEL（這個(gè)默認(rèn)級(jí)別一般為<4>,即與KERN_WARNING在一個(gè)級(jí)別上），其定義在kernel/printk.c中可以找到。在驅(qū)動(dòng)調(diào)試過程中打開所有日志信息可使用echo 7 > /proc/sys/kernel/printk，相對(duì)應(yīng)關(guān)閉日志使用echo 0 > /proc/sys/kernel/printk。
下面再來介紹幾個(gè)重要的概念，這些概念可以先做一個(gè)了解，后續(xù)還會(huì)提到。
內(nèi)核空間和用戶空間
linux系統(tǒng)分為兩個(gè)級(jí)別。內(nèi)核運(yùn)行在最高級(jí)別，可以進(jìn)行所有的操作。而應(yīng)用程序運(yùn)行在最低級(jí)別，處理器控制著對(duì)硬件的直接訪問以及對(duì)內(nèi)存的非授權(quán)訪問。內(nèi)核空間和用戶空間不僅有不同的優(yōu)先級(jí)等級(jí)，而且有不同的內(nèi)存映射，有各自的地址空間。詳見內(nèi)存管理。
應(yīng)用程序只能通過系統(tǒng)調(diào)用或中斷從用戶空間切換到內(nèi)核空間，其中系統(tǒng)調(diào)用是軟中斷（0x80號(hào)中斷）。執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用的系統(tǒng)代碼運(yùn)行在進(jìn)程上下文中，它代表調(diào)用進(jìn)程執(zhí)行操作，因此能夠訪問進(jìn)程地址空間的所有數(shù)據(jù)。而處理硬件中斷的內(nèi)核代碼和進(jìn)程是異步的，與任何一個(gè)特定進(jìn)程無關(guān)。
內(nèi)核中的并發(fā)
內(nèi)核編程區(qū)別于常見應(yīng)用程序編程的地方在于對(duì)并發(fā)的處理。大部分應(yīng)用程序除多線程外，通常是順序執(zhí)行的，不需要關(guān)心由于其他事情的發(fā)生而改變它的運(yùn)行環(huán)境。內(nèi)核代碼不是這樣，同一時(shí)刻，可能有多個(gè)進(jìn)程使用訪問同一個(gè)模塊。
內(nèi)核編程要考慮并發(fā)問題的原因：1.linux是通常正在運(yùn)行多個(gè)并發(fā)進(jìn)程，并且可能有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用我們的驅(qū)動(dòng)程序。2.大多數(shù)設(shè)備能夠中斷處理器，而中斷處理程序異步進(jìn)行，而且可能在驅(qū)動(dòng)程序正試圖處理其它任務(wù)時(shí)被調(diào)用。3.一些類似內(nèi)核定時(shí)器的代碼在異步運(yùn)行。4.運(yùn)行在對(duì)稱多處理器上（SMP），不止一個(gè)cpu在運(yùn)行驅(qū)動(dòng)程序。5.內(nèi)核代碼是可搶占的。
當(dāng)前進(jìn)程
內(nèi)核代碼可通過訪問全局項(xiàng)current來獲得當(dāng)前進(jìn)程。current指針指向當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程。在open、read、等系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程中，當(dāng)前進(jìn)程指的是調(diào)用這些系統(tǒng)調(diào)用的進(jìn)程。內(nèi)核代碼可以通過current指針獲得與當(dāng)前進(jìn)程相關(guān)的信息。
內(nèi)核中帶“__”的函數(shù)：內(nèi)核API函數(shù)具有這種名稱的，通常都是一些接口的底層函數(shù)，應(yīng)該謹(jǐn)慎使用。實(shí)質(zhì)上，這里的雙下劃線就是要告訴
程序員：謹(jǐn)慎調(diào)用，否則后果自負(fù)。以__init為例，__init表明該函數(shù)僅在初始化期間使用。在模塊被裝載之后，模塊裝載器就會(huì)將初始化函數(shù)扔掉，這樣可以將函數(shù)占用的內(nèi)存釋放出來，已做它用。注意，不要在結(jié)束初始化之后仍要使用的函數(shù)（或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）上使用__init、__initdata標(biāo)記。這里摘抄網(wǎng)上的一段總結(jié)，如下。
__init， __initdata等屬性標(biāo)志，是要把這種屬性的代碼放入目標(biāo)文件的.init.text節(jié)，數(shù)據(jù)放入.init.data節(jié)──這一過程是通過編譯內(nèi)核時(shí)為相關(guān)目標(biāo)平臺(tái)提供了xxx.lds鏈接腳本來指導(dǎo)ld完成的。
對(duì)編譯成module的代碼和數(shù)據(jù)來說，當(dāng)模塊加載時(shí)，__init屬性的函數(shù)就被執(zhí)行;
對(duì)靜態(tài)編入內(nèi)核的代碼和數(shù)據(jù)來說，當(dāng)內(nèi)核引導(dǎo)時(shí)，do_basic_setup()函數(shù)調(diào)用do_initcalls()函數(shù)，后者負(fù)責(zé)所有.init節(jié)函數(shù)的執(zhí)行。
在初始化完成后，用這些關(guān)鍵字標(biāo)識(shí)的函數(shù)或數(shù)據(jù)所占的內(nèi)存會(huì)被釋放掉。
1） 所有標(biāo)識(shí)為__init的函數(shù)在鏈接的時(shí)候都放在.init.text這個(gè)區(qū)段內(nèi)，在這個(gè)區(qū)段中，函數(shù)的擺放順序是和鏈接的順序有關(guān)的，是不確定的。
2） 所有的__init函數(shù)在區(qū)段.initcall.init中還保存了一份函數(shù)指針，在初始化時(shí)內(nèi)核會(huì)通過這些函數(shù)指針調(diào)用這些__init函數(shù)指針，并在整個(gè)初始化完成后，釋放整個(gè)init區(qū)段（包括.init.text，.initcall.init等），注意，這些函數(shù)在內(nèi)核初始化過程中的調(diào)用順序只和這里的函數(shù)指針的順序有關(guān)，和1）中所述的這些函數(shù)本身在.init.text區(qū)段中的順序無關(guān)。
下面我們來看一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的hello world程序是如何實(shí)現(xiàn)的：
內(nèi)核模塊的編譯與應(yīng)用程序的編譯有些區(qū)別，此hello world模塊的編譯命令為：
make -C /xxx/xxx/kernel_src/ M=$(PWD) modules
其中/xxx/xxx/kernel_src/ 為已經(jīng)配置編譯過的內(nèi)核源碼路徑，ubuntu下一般在/lib/modules/$(shell uname -r)/build目錄下。
此函數(shù)只有兩個(gè)函數(shù)，一個(gè)是hello_init，在insmod的時(shí)候執(zhí)行，這個(gè)是模塊的初始化函數(shù)，另一個(gè)是hello_exit，在rmmod的時(shí)候執(zhí)行，是模塊卸載時(shí)要執(zhí)行的函數(shù)。此模塊的唯一功能就是在insmod的時(shí)候輸出Hello，world，在rmmod的時(shí)候輸出Goodbye，cruel world。
在編寫應(yīng)用程序時(shí)，我們一般都是由多個(gè)源文件組成的，這個(gè)時(shí)候編譯肯定就不能繼續(xù)使用命令行編譯了，就要使用到Makefile。同樣，驅(qū)動(dòng)模塊的編譯也需要使用的makefile，下面就是一個(gè)在編譯含有多個(gè)源碼文件的驅(qū)動(dòng)模塊時(shí)可以參考的Makefile文件。
Makefile模板
