カーネルモジュールとは

カーネル・モジュールはLinuxのユーザー空間ではなくカーネル空間で動作するプログラムの事です。

例としてデバイスドライバと呼ばれるものはカーネルモジュールの１つのです。

ユーザー空間のアプリケーションのプログラミングとは少々お作法が事なります。

[参考]
itpro.nikkeibp.co.jp

まずはHello World

どんなプログラミングでも最初はやはりHello Worldを試すのが一般的ですので今回も例にもれずやっていきます。

事前にカーネルモジュールのプログラミングに必要なものをインストールします。

# カーネルモジュール開発に必要なパッケージをインストール
[user@localhost ~]$ sudo yum install kernel-devel
[user@localhost ~]$ sudo yum install kernel-headers


# インストール後の確認
# devel, heeadersがインストールされていればOKです。
[user@localhost ~]$ rpm -aq|grep kernel
kernel-tools-libs-3.10.0-514.26.2.el7.x86_64
kernel-tools-3.10.0-514.26.2.el7.x86_64
kernel-3.10.0-327.el7.x86_64
kernel-3.10.0-514.26.2.el7.x86_64
kernel-headers-3.10.0-693.5.2.el7.x86_64
kernel-devel-3.10.0-514.26.2.el7.x86_64  
kernel-devel-3.10.0-693.5.2.el7.x86_64

準備が整ったらdmesgにHello Worldのログを出力するmymod.cとビルドするためのMakefileを作ります。

mymod.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>

/* お約束的な宣言 */
MODULE_LICENSE("GPL");

/* insmod実行時に呼び出される */
static int mymod_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "Hello World\n");
    return 0;
}

/* rmmod実行時に呼び出される */
static void mymod_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Goodbye World\n");
}

/* 関数の登録 */
module_init(mymod_init);
module_exit(mymod_exit);

Makefile

obj-m := mymod.o

all:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

makeを実行するとビルドが開始されます。ビルド後の出来上がった*.koのファイルがカーネルモジュールです。

[user@localhost driver]$ ls
Makefile  mymod.c


[user@localhost driver]$ make
make -C /lib/modules/3.10.0-514.26.2.el7.x86_64/build M=/home/user/driver modules
make[1]: Entering directory `/usr/src/kernels/3.10.0-514.26.2.el7.x86_64'
  CC [M]  /home/user/driver/mymod.o
  Building modules, stage 2.
  MODPOST 1 modules
  CC      /home/user/driver/mymod.mod.o
  LD [M]  /home/user/driver/mymod.ko
make[1]: Leaving directory `/usr/src/kernels/3.10.0-514.26.2.el7.x86_64'


[user@localhost driver]$ ls -lrt
total 204
-rw-rw-r--. 1 user user   156 Nov  2 23:00 Makefile
-rw-rw-r--. 1 user user   787 Nov  2 23:01 mymod.mod.c
-rw-rw-r--. 1 user user     0 Nov  2 23:01 Module.symvers
-rw-rw-r--. 1 user user 52864 Nov  2 23:01 mymod.mod.o
-rw-rw-r--. 1 user user   422 Nov  2 23:03 mymod.c
-rw-rw-r--. 1 user user 44400 Nov  2 23:04 mymod.o
-rw-rw-r--. 1 user user    34 Nov  2 23:04 modules.order
-rw-rw-r--. 1 user user 94184 Nov  2 23:04 mymod.ko ★これがカーネルモジュール

実行結果

カーネルモジュールが出来上がったので実際にロードしてみます。

insmodコマンドでカーネルにモジュールをロード、lsmodでロード中のモジュールを確認できます。

[user@localhost driver]$ sudo insmod mymod.ko


[user@localhost driver]$ lsmod |grep mymod
mymod                  12496  0



[user@localhost driver]$ dmesg |tail
[ 1121.612492] mymod: loading out-of-tree module taints kernel.
[ 1121.612524] mymod: module verification failed: signature and/or required key missing - tainting kernel
[ 1121.612713] Hello World

カーネルモジュールのロードとdmesgにHello Worldが出力されていることが確認できました。

今度はrmmodでモジュールをアンロードしてみます。

[user@localhost driver]$ sudo rmmod mymod


[user@localhost driver]$ lsmod |grep mymod
[user@localhost driver]$


[user@localhost driver]$ dmesg |tail
[ 1121.612492] mymod: loading out-of-tree module taints kernel.
[ 1121.612524] mymod: module verification failed: signature and/or required key missing - tainting kernel
[ 1121.612713] Hello World
[ 1179.087241] Goodbye World

こちらも期待通りdmesgにメッセージが出力されていますね。

次回はもう少し実用的なプログラムを作ってみます。

コアダンプの数だけ強くなれるよ

見習いエンジニアの備忘log

Linuxのカーネルモジュールを作って遊んでみる

カーネルモジュールとは

まずはHello World

実行結果