Creare un modulo per il kernel di Linux

Questo breve articolo mostra come creare e caricare un semplice modulo per il kernel di Linux, in modo da dare accesso alle funzionalità del kernel.
Un modulo deve essere scritto in linguaggio C, compilato in un modo un po' particolare (ma tutto sommato semplice) e installato e rimosso mediante i comandi insmod, depmod e similari.

Vediamo subito il codice di un modulo che viene caricato in memoria e appena attivato stampa la classica frase Hello World:

/* Declare what kind of code we want from the header files */
#define __KERNEL__         /* We're part of the kernel */
#define MODULE             /* Not a permanent part, though. */

#include 

/* Initialize the LKM */
int init_module()
{
 printk("Modulo in fase di inizializzazione...\n");


 printk("\nHELLO WORLD!\n");

 /* If we return a non zero value, it means that
  * init_module failed and the LKM can't be loaded
  */
 return 0;
}

/* Cleanup − undo whatever init_module did */
void cleanup_module(){
 printk("Modulo in fase di uscita\n");
 printk("\nBYE BYE WORLD");
}

La parte relativa agli header, come pure i prototipi delle funzioni, sono standard. In particolare init_module viene richiamata al momento dell'installazione del modulo, mentre cleanup_module al momento della sua rimozione.
La compilazione del modulo avviene tramite il seguente Makefile:

obj-m    := HelloWorld.o

KDIR    := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD    := $(shell pwd)

default:
 $(MAKE) -C $(KDIR) SUBDIRS=$(PWD) modules

Una volta compilato il modulo, sarà disponibile un file .ko (Kernel Object) che può essere caricato nel sistema. Siccome stiamo parlando di un semplice modulo di prova, anziché installare il modulo direttamente nella directory modules possiamo installare e rimuoverlo manualmente.
Per installarlo basta usare il comando insmod:

 insmod ./HelloWorld.ko

Una volta installato il modulo (è possibile controllarne l'installazione con lsmod) si possono vedere i primi messaggi del kernel. Un dmesg mostra infatti la stampa della funzione di inizializzazione.
Rimuovendo poi il modulo con:

 rmmod HelloWorld

si avrà lo scaricamento dalla memoria del modulo e la scrittura fra i messaggi del kernel che la funzione di chiusura del modulo è stata richiamata.