linux-kernel-modules

用途

该技能引导代理编写可加载 Linux 内核模块（LKM），涵盖 Kbuild 构建系统、模块参数、/proc 与 sysfs 接口、字符设备实现、使用 KGDB 与 ftrace 进行内核调试，以及面向 Secure Boot 的模块签名。

触发场景

如何编写 Linux 内核模块？
如何为内核模块添加参数？
如何创建 /proc 或 sysfs 条目？
如何实现字符设备驱动？
如何使用 KGDB 调试内核模块？
如何为 Secure Boot 签名内核模块？

主要能力与工作流

1. 最小内核模块

提供最小可加载内核模块示例（hello.c），包含模块许可、作者、描述、版本声明，以及 __init/__exit 函数与 module_init/module_exit 宏；同时给出 Kbuild 所需的 Makefile 结构（obj-m、KDIR、all、clean），并列出构建（make）、加载（insmod）、检查（lsmod、dmesg）、卸载（rmmod）、查看模块信息（modinfo）等命令。

2. 模块参数

通过 module_param 与 MODULE_PARM_DESC 定义参数，说明权限标志（0 表示无 sysfs 条目，S_IRUGO 可读，S_IWUSR 可写），支持加载时传参（insmod hello.ko count=3 name="kernel"）以及运行时通过 sysfs 修改（若设置了 S_IWUSR）。

3. /proc 文件系统接口

演示使用 proc_dir_entry、seq_file、proc_ops 创建 /proc 条目，包含 show、open、read、lseek、release 回调，以及 proc_create 与 proc_remove 的初始化与清理流程。

4. sysfs 接口

演示使用 kobject、kobj_attribute 创建 sysfs 属性，包含 show/store 回调与 __ATTR 宏，通过 kobject_create_and_add 与 sysfs_create_file 注册，并可通过 cat/echo 读写。

5. 字符设备

演示使用 cdev、file_operations、uaccess 实现字符设备，包含 open、release、read（copy_to_user）、write（copy_from_user），以及 register_chrdev 注册，并说明加载模块后创建设备节点（mknod）并进行读写测试。

6. 使用 KGDB 与 ftrace 调试

KGDB：通过串口或网络启动内核 GDB 调试（kgdboc、kgdboe），并在调试主机上使用 gdb 连接。
ftrace：使用 function tracer，设置 set_ftrace_filter、tracing_on，查看 trace 输出。
动态调试：通过 dynamic_debug/control 启用 pr_debug() 输出。

7. EXPORT_SYMBOL 与 EXPORT_SYMBOL_GPL

说明二者区别：EXPORT_SYMBOL 允许任意模块链接（包括专有模块）；EXPORT_SYMBOL_GPL 仅允许 GPL 兼容模块链接。涉及 GPL-only 内核内部符号时应使用 EXPORT_SYMBOL_GPL，否则加载非 GPL 模块会触发污染警告，可通过 modinfo 与 dmesg 检查。

8. KUnit 内核内单元测试

提供 KUnit 测试示例（test_mymod.c），包含 KUNIT_EXPECT_EQ、kunit_case、kunit_suite 与 kunit_test_suite 宏；说明树内运行方式（kunit.py run --filter）以及树外需启用 CONFIG_KUNIT 或使用 kunit 模块目标。

9. Rust 内核模块（内核 6.x + CONFIG_RUST=y）

需要内核以 CONFIG_RUST=y 构建，并由内核树固定相应的 Rust 工具链。示例展示 module! 宏、kernel::Module trait 的 init 实现与 pr_info! 输出；构建前可用 make LLVM=1 rustavailable 验证工具链，通过 make M=drivers/rust_example modules 构建并加载。

10. 模块签名（Secure Boot，内核 6.x）

当启用 CONFIG_MODULE_SIG 时（多数带 Secure Boot 的发行版内核默认开启），内核会强制验证模块签名。流程包括：使用 openssl 生成签名密钥与证书（生产环境应使用组织 PKI）、使用 scripts/sign-file 以 sha256 或 sha512 签名模块、通过 modinfo 检查签名者、通过 mokutil --import 在 UEFI 上注册 MOK 密钥、检查内核 lockdown 模式。在 lockdown integrity 或 confidentiality 下，未签名模块会被拒绝；发行版内核还可能要求密钥注册到内核内置可信密钥环（CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS）。

适用场景

适用于低层开发中编写、扩展和调试 Linux 内核模块的各类任务，包括构建配置、参数与接口暴露、字符设备驱动、内核级调试、单元测试、Rust 模块以及 Secure Boot 签名。

限制

资料未提供除上述内容以外的功能、平台支持范围、性能数据或价格信息。Kbuild 系统详情参见 references/kbuild-basics.md。

技能介绍

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