linux 内核 THIS_MODULE宏定义详解

结构体struct module在内核中代表一个内核模块，通过insmod(实际执行init_module系统调用)把自己编写的内核模块插入内核时，模块便与一个 struct module结构体相关联，并成为内核的一部分。下面是结构体struct module的完整定义，接下来会逐个解释：

 struct module
    {
        enum module_state state;
        struct list_head list;
        char name[MODULE_NAME_LEN];
 
        struct module_kobject mkobj;
        struct module_param_attrs *param_attrs;
        const char *version;
        const char *srcversion;
 
        const struct kernel_symbol *syms;
        unsigned int num_syms;
        const unsigned long *crcs;
 
        const struct kernel_symbol *gpl_syms;
        unsigned int num_gpl_syms;
        const unsigned long *gpl_crcs;
 
        unsigned int num_exentries;
        const struct exception_table_entry *extable;
 
        int (*init)(void);
        void *module_init;
        void *module_core;
        unsigned long init_size,core_size;
        unsigned long init_text_size,core_text_size;
        struct mod_arch_specific arch;
        int unsafe;
        int license_gplok;
 
#ifdef CONfig_MODULE_UNLOAD
        struct module_ref ref[NR_cpuS];
        struct list_head modules_which_use_me;
        struct task_struct *waiter;
        void (*exit)(void);
#endif
 
#ifdef CONfig_KALLSYMS
        Elf_Sym *symtab;
        unsigned long num_symtab;
        char *strtab;
        struct module_sect_attrs *sect_attrs;
#endif
        void *percpu;
        char *args;
    };

我们插入一个内核模块，一般会使用工具insmod，该工具实际上调用了系统调用init_module，在该系统调用函数中，首先调用 load_module，把用户空间传入的整个内核模块文件创建成一个内核模块，返回一个struct module结构体。内核中便以这个结构体代表这个内核模块。

state是模块当前的状态。它是一个枚举型变量，可取的值为：MODULE_STATE_LIVE，MODULE_STATE_COMING，MODULE_STATE_GOING。分别表示模块当前正常使用中（存活状态），模块当前正在被加载，模块当前正在被卸载。load_module函数中完成模块的部分创建工作后，把状态置为MODULE_STATE_COMING，sys_init_module函数中完成模块的全部初始化工作后（包括把模块加入全局的模块列表，调用模块本身的初始化函数)，把模块状态置为MODULE_STATE_LIVE，最后，使用rmmod工具卸载模块时，会调用系统调用delete_module，会把模块的状态置为MODULE_STATE_GOING。这是模块内部维护的一个状态。

list是作为一个列表的成员，所有的内核模块都被维护在一个全局链表中，链表头是一个全局变量struct module *modules。任何一个新创建的模块，都会被加入到这个链表的头部，通过modules->next即可引用到。

name是模块的名字，一般会拿模块文件的文件名作为模块名。它是这个模块的一个标识。

另外，还要介绍一下宏THIS_MODULE，它的定义如下是#define THIS_MODULE (&__this_module)，__this_module是一个struct module变量，代表当前模块，跟current有几分相似。可以通过THIS_MODULE宏来引用模块的struct module结构，试试下面的模块：

#include <linux/module.h>

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

static int hello_init(void)
{
    unsigned int cpu = get_cpu();
    struct module *mod;

    printk(KERN_ALERT "this module: %p==%p/n",&__this_module,THIS_MODULE );
    printk(KERN_ALERT "module state: %d/n",THIS_MODULE->state );
    printk(KERN_ALERT "module name: %s/n",THIS_MODULE->name );
    list_for_each_entry(mod,*(&THIS_MODULE->list.prev),list )
    printk(KERN_ALERT "module name: %s/n",mod->name );
    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_ALERT "module state: %d/n",THIS_MODULE->state );
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

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以下均针对于内核2.6.18

在module.h 中 THIS_MODULE的定义如下：

extern struct module __this_module;
#define THIS_MODULE (&__this_module)

即是保存了__this_module这个对象的地址，那这个__this_module在哪里定义呢？这就要从module的编译说起啦，如果编译过模块就会发现，会生成*.mod.c这样的一个文件，打开这个文件，就会发现，类似下面的定义：

struct module __this_module
__attribute__((section(".gnu.linkonce.this_module"))) = {
 .name = KBUILD_MODNAME,.init = init_module,#ifdef CONfig_MODULE_UNLOAD
 .exit = cleanup_module,#endif
};

这个文件是调用modpost生成的，modpost的main中有这样一段代码：

  for (mod = modules; mod; mod = mod->next) {
        if (mod->skip)
            continue;

        buf.pos = 0;

        add_header(&buf,mod);
        add_versions(&buf,mod);
        add_depends(&buf,mod,modules);
        add_moddevtable(&buf,mod);
        add_srcversion(&buf,mod);

        sprintf(fname,"%s.mod.c",mod->name);
        write_if_changed(&buf,fname);
    }

其中的add_header就偷偷添加了__this_module 的定义

static void add_header(struct buffer *b,struct module *mod)
{
    buf_printf(b,"#include <linux/module.h>\n");
    buf_printf(b,"#include <linux/vermagic.h>\n");
    buf_printf(b,"#include <linux/compiler.h>\n");
    buf_printf(b,"\n");
    buf_printf(b,"MODULE_INFO(vermagic,VERMAGIC_STRING);\n");
    buf_printf(b,"struct module __this_module\n");
    buf_printf(b,"__attribute__((section(\".gnu.linkonce.this_module\"))) = {\n");
    buf_printf(b," .name = KBUILD_MODNAME,\n");
    if (mod->has_init)
        buf_printf(b," .init = init_module,\n");
    if (mod->has_cleanup)
        buf_printf(b,"#ifdef CONfig_MODULE_UNLOAD\n"
                  " .exit = cleanup_module,\n"
                  "#endif\n");
    buf_printf(b,"};\n");
}

linux 内核 THIS_MODULE宏定义详解

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