LV06-02-内核模块-03-内核模块的加载
本文主要是内核模块——内核模块的加载的相关笔记，若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。
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一、加载命令
前面我们已经拿到了ko文件，现在我们来学习一下怎么加载ko驱动。先来学习几个命令：
1. file——查看文件格式
file命令可用于查看指定的.ko文件可以用于哪种平台，一般使用格式如下：
1 | file module_name.ko |
输出信息中，带x86字样的适用于主机ubuntu linux，带arm字样的适用于开发板linux。
2. dmesg——内核日志查看
dmesg命令可用于查看内核的打印的提示信息，主要是在Ubuntu中加载模块的使用后使用，我们的开发板会实时在串口终端界面打提示信息，一般使用格式如下：
1 | sudo dmesg -c # 清除内核已打印的信息 |
【注意】在主机Ubuntu中加载模块的时候需要加上sudo。
3. 模块相关的命令
3.1 insmod——加载指定模块
insmod命令可用于加载.ko文件，一般使用格式如下：
1 | insmod module_name.ko |
【注意】在主机Ubuntu中加载模块的时候需要加上sudo。
3.2 lsmod——查看已经加载的模块
lsmod命令可用显示已经加载的模块，一般使用格式如下：
1 | lsmod module_name.ko |
【注意】在主机Ubuntu中加载模块的时候不加sudo，也可以正常使用。
3.3 rmmod——卸载已经加载的模块
rmmod命令可用于卸载已经加载的模块，一般使用格式如下：
1 | rmmod module_name |
【注意】在主机Ubuntu中加载模块的时候需要加上sudo。
4. 加载测试
4.1 获取内核模块文件
上一节我们编译了两个内核模块文件，一个是在内核源码中编译的，另一个是在内核源码外编译的，这两个文件可以在这里找：02_module_load/module_load_test · 苏木/imx6ull-driver-demo - 码云 - 开源中国 (gitee.com)
4.2 拷贝到根文件系统
我们前面配置的开发环境是从nfs挂载根文件系统，所以我们直接把这两个内核模块文件拷贝到根文件系统去就行了，linux系统启动后，我们就可以看到。
1 | mkdir ~/4nfs/imx6ull_rootfs/driver_demo |
我们启动开发板，然后看一下/driver_demo目录：
需要注意的事这里并不是所有的移植完的根文件系统都有tree命令，有的话就能用。另外我发现好像加载有些延迟，拷贝完，linux开发板上还没有这些文件，等待一小会就好了。
4.3 模块测试
注意，两个测试模块名字一样，就不要同时加载了，一个测试完卸载后再加载另一个测试。命令都是一样的。
1 | cd /drivers_demo |
二、modprobe
还有一个很强大的命令就是modprobe，使用它，我们可以不进入驱动所在的目录。
1. 一个错误的解决
1.1 原因分析
还记得前边使用buildroot构建根文件系统的时候，有一个报错：
这里的这个目录起始就是为modprobe这个命令准备的，这个目录中将会存放驱动文件，然后可以不进入此目录，就直接使用modprobe命令加载指定的驱动。
“/lib/modules”这个目录是通用的，不管用的什么板子、什么内核，这部分是一样的。不一样的是这个目录下的子目录，会有一个以内核版本命名的目录，这个目录才是最终存放驱动的目录，例如“/lib/modules/4.19.71”，这里要根据我们所使用的 Linux 内核版本来设置，比如 ALPHA 开发板现在用的是4.19.71 版本的 Linux 内核，因此就是“/lib/modules/4.19.71”。如果使用的其他版本内核，比如 5.14.31，那么就应该创建“/lib/modules/5.14.31”目录，否则 modprobe 命令无法加载驱动模块。
所以我们先自行在根文件系统创建这个目录，这个目录名怎么确定？我们可以看开机打印信息：
或者制作的根文件系统支持uname命令的话也可以使用这个命令来看：
1 | uname -r |
我们手动创建这个目录
1 | mkdir -p /lib/modules/4.19.71-00007-g51f3cd8ec-dirty |
之后就会发现这个报错就会消失，但是又会报另一个错：
可以看出， modprobe 提示无法打开“modules.dep”这个文件，因此驱动挂载失败了。我们不用手动创建 modules.dep 这个文件，直接输入 depmod 命令即可自动生成modules.dep。
1.2 添加depmod命令
有些根文件系统可能没有 depmod 这个命令，如果没有这个命令就只能重新配置busybox了，所以我们可以进入buildroot源码（我用的是这个）中，执行以下命令打开busybox的配置窗口：
1 | cd ~/7Linux/buildroot-2023.05.1 |
这里要加个sudo，不然有个地方会报没有权限，反正我的是这样的。然后就会打开busybox的配置窗口：
我们按以下配置项路径找一下depmod的配置项：
1 | Linux Module Utilities ---> |
勾选这个depmod：
1 | BusyBox 1.36.1 Configuration |
看最后两个配置项，我们应该是可以在这里自定义这个模块默认存放的目录以及modules.dep的默认文件名，不过这里还是默认好了。最后我们保存退出。然后我们执行以下命令重新编译：
1 | sudo make # 在图形界面已经配置过编译工具链了 |
1.3 重启测试
最后重启，就会发现还在报，原来是还需要用这个命令自动生成一些文件，我们直接在终端执行depmod，就会生成下图这些文件：
1 | depmod |
然后我们再重启，应该就不会有这些报错了：
2. 加载驱动
我们前边知道可以用insmod命令加载驱动，但是这个命令有一个缺点，就是驱动若是依赖其他驱动的话，就需要先加载其他依赖的驱动，然后这个驱动才能加载成功，这样是有些麻烦的，而且还需要指定驱动路径或者到驱动存放目录下才能加载。我们可以吧驱动放在上面创建的目录下：
1 | cp drivers_demo/module_load_test/outside /lib/modules/4.19.71-00007-g51f3cd8ec-dirty/ -r |
然后我们直接在根目录执行：
1 | modprobe hello_world_demo.ko |
然后会有以下信息：
从图中可以看出，报错了，第一次并未加载成功，这个时候我们需要执行一次depmod命令重新生成一下那几个文件：
1 | ls /lib/modules/`uname -r` -F |
更新完毕后重新加载就可以了：
重新生成后，就可以成功加载驱动啦。
3. 命令说明
上面我们已经把问题解决，也体验了这个命令，接下来我们来学习一下这个命令的使用。
3.1 命令格式
我们可以直接在ubuntu下看一下man手册：
1 | NAME |
modprobe会从linux内核中智能地添加或者移除模块。modprobe需要一个实时更新的 modules.dep 文件，这个文件位于这里：
1 | /lib/modules/`uname -r`/modules.dep |
这个文件由 depmod 命令生成。这个文件列出了每个模块还需要依赖哪些其他的模块。 modprobe利用这个文件来自动解决添加和删除模块时候的依赖关系。我们可以看一下bulidroot创建的根文件系统中这个命令的手册：
1 | BusyBox v1.36.1 (2024-11-02 20:28:53 CST) multi-call binary. |
modprobe 命令在加载驱动模块的时候， 会同时加载该模块依赖的其他模块。 比如 helloworld.ko 依赖 before.ko，使用 insmod 加载的时候， 就必须先加载 before.ko， 然后在加载 helloworld.ko 才可以加载成功。 但是使用 modprobe 加载的时候， 他会自动分析模块的依赖关系， 然后将所有的依赖的模块都加载到内核当中。 比较“聪明” 。
同样， 在卸载驱动模块的时候， 如果模块存在依赖关系， 如果使用 insmod 命令， 需要手动卸载依赖的内核模块， 但是使用 modprobe 命令可以自动卸载驱动模块所依赖的其他模块。所以， 如果驱动模块是以“modprobe helloworld.ko”命令加载的， 卸载的时候使用“modprobe -r helloworld.ko” 命令卸载。但是使用 modprobe 卸载存在一个问题， 如果所依赖的模块被其他模块所使用， 这时候就不能使用 modprobe 卸载。 所以还是推荐使用 rmmod 命令来卸载。
3.1 modprobe -l
这个命令可以列出内核中所有已经或者未挂载的所有模块
1 | modprobe -l |
3.2 modprobe -r
前面我们知道了怎么加载驱动，怎么卸载呢？可以用这个命令：
1 | modprobe -r MODULE |
移除已加载的模块，和 rmmod 功能类似。注意：模块名是不能带有后缀的，我们通过 modprobe -l 所看到的模块，都是带有 .ko 或 .o 后缀。前面已经说了，当要卸载的模块依赖于别的模块的时候可能就会有问题，所以卸载的时候其实不是很常用这个命令，主要还是用的rmmod。
3.3 modprobe -D
这个命令是显示依赖：
1 | modprobe -D MODULE |
4. 搜索目录
在Linux中，modprobe命令会在下面的路径搜索可加载的内核模块：
1 | /lib/modules/`uname -r` #（内核模块所在的默认目录） |
uname -r为当前系统所使用的内核版本。当我们使用modprobe命令加载一个内核模块时，系统首先会在上面的路径中搜索是否存在该模块，若存在，系统会将其加载到内存中。若以上三个路径都没有找到该模块，则系统会返回“找不到该模块”的错误。
我们可以通过modprobe配置文件来设置搜索路径。Linux中modprobe的配置文件为/etc/modprobe.conf和/etc/modprobe.d/，其中/etc/modprobe.conf为全局配置文件，而/etc/modprobe.d/为目录，其中存放的是单独的模块配置文件。
在打开的modprobe.conf文件中，我们可以设定模块搜索路径，例如：
1 | install 模块名 路径 |
其实在前面打开depmod命令的时候，我们看到是可以直接在buildroot中配置目录的：
这里我就没做具体尝试了，感觉目前好像也不是很重要，后面有需要再补充吧。
参考资料