Ubuntu编译内核模块和内容体现系统日志中的示例分析

发布时间：2021-12-13 11:08:27 作者：小新
来源：亿速云阅读：194

# Ubuntu编译内核模块和系统日志示例分析

## 引言

在Linux系统开发与调试过程中，内核模块的编译和日志分析是开发者必须掌握的核心技能。本文将以Ubuntu系统为例，详细演示如何编译内核模块，并通过实际案例展示如何解读系统日志（特别是`dmesg`和`/var/log/syslog`中的相关内容）。

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## 一、环境准备

### 1.1 系统要求
- Ubuntu 20.04/22.04 LTS（其他版本需调整部分命令）
- 已安装`build-essential`和内核头文件
- 根权限或sudo权限

### 1.2 安装必要工具
```bash
sudo apt update
sudo apt install build-essential linux-headers-$(uname -r)

二、编写简单内核模块

2.1 示例模块代码

创建文件hello_kernel.c：

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

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("YourName");

static int __init hello_init(void) {
    printk(KERN_INFO "Hello Kernel Module: Initialized\n");
    return 0;
}

static void __exit hello_exit(void) {
    printk(KERN_INFO "Hello Kernel Module: Removed\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

2.2 编写Makefile

obj-m := hello_kernel.o
KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)

all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

三、编译与加载模块

3.1 编译模块

make

成功后会生成hello_kernel.ko文件。

3.2 加载模块

sudo insmod hello_kernel.ko

3.3 验证模块加载

lsmod | grep hello_kernel

3.4 卸载模块

sudo rmmod hello_kernel

四、系统日志分析

4.1 查看内核日志（dmesg）

dmesg | tail -n 5

示例输出：

[ 1234.567890] Hello Kernel Module: Initialized
[ 1235.678901] Hello Kernel Module: Removed

4.2 分析syslog日志

grep "Hello Kernel" /var/log/syslog

典型输出：

Jun 10 14:25:01 ubuntu kernel: [ 1234.567890] Hello Kernel Module: Initialized
Jun 10 14:25:02 ubuntu kernel: [ 1235.678901] Hello Kernel Module: Removed

五、实战案例：字符设备驱动日志分析

5.1 扩展示例代码

创建字符设备驱动模块char_dev.c：

#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>

static int major_num;
static char msg[256] = {0};

static int dev_open(struct inode *inodep, struct file *filep) {
    printk(KERN_INFO "Char device opened\n");
    return 0;
}

// 其他必要函数（release, read, write等）

static struct file_operations fops = {
    .open = dev_open,
    // 其他操作...
};

5.2 加载后操作日志

加载模块后创建设备节点：
```
sudo mknod /dev/char_dev c 250 0
```

通过用户程序访问设备时，观察日志：


dmesg | grep "Char device"

输出示例：


[ 2345.678901] Char device opened

六、常见问题排查

6.1 模块版本不匹配

错误现象：

insmod: ERROR: could not insert module: Invalid module format

解决方案：

make clean
make

6.2 打印等级问题

如果日志未出现在/var/log/syslog中，可能是打印级别过低：

printk(KERN_ALERT "This will always appear\n");

6.3 日志淹没问题

通过dmesg -n LEVEL调整控制台日志级别：

sudo dmesg -n 7  # 7=DEBUG级别

七、高级技巧

7.1 动态调试输出

#define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
#include <linux/dynamic_debug.h>

dynamic_pr_debug("Debug message with value %d\n", var);

7.2 使用journalctl（systemd系统）

journalctl -k --since "1 hour ago" | grep module_name

八、安全注意事项

生产环境避免使用printk高频输出
敏感信息不应记录到日志

推荐使用rate-limited打印：


printk_ratelimited(KERN_INFO "Rate-limited message\n");

结语

通过本文的实践，读者可以掌握： 1. 内核模块的编译加载全流程 2. 系统日志的核心分析方法 3. 常见问题的解决思路

建议进一步通过strace和perf工具进行深度调试分析。

附录：完整代码示例和调试工具速查表见GitHub仓库 “`

注：实际运行时需注意： 1. 内核版本差异可能导致部分API变化 2. 生产环境需更完善的错误处理 3. 日志分析时注意时间戳同步问题