Linux 驅動模組 Makefile 深度解析與 Hello Kernel 模組實戰教學

Linux 核心模組建構依賴極簡 Makefile，核心在於將模組原始碼導入核心建構系統。本文逐行解析標準 Makefile、對比手動編譯指令、實作完整 hello 模組 (含初始化/清理、printk、模組授權/作者/描述)。

標準 Makefile 逐行解析

obj-m := hello.o                    # 目標模組名 hello.ko，由 hello.o 產生
KERNELDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build  # 核心建構樹 (含頂層 Makefile)
PWD := $(shell pwd)                 # 當前模組源碼目錄

modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules      # 進入核心樹，指定 M= 模組路徑，建構 modules 目標

modules_install:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install  # 安裝至 /lib/modules/.../extra/

• $(shell uname -r) 取得當前執行核心版本 (如 2.6.38.2)
• /lib/modules/$(uname -r)/build 為編譯時自動複製的核心原始碼鏡像
• M=$(PWD) 告訴核心頂層 Makefile 模組源碼位置
• 前導 Tab 為 Makefile 必須

等效手動編譯指令

make -C /usr/src/linux-source-2.6.38 M=$PWD modules

效果相同，/usr/src/... 為原始下載解壓路徑，/lib/modules/.../build 為編譯時鏡像，結構一致。

Hello Kernel 模組完整碼

#include 
#include 
#include    // printk

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_AUTHOR("stephanxu@eetek");
MODULE_DESCRIPTION("the first kernel module");

static int __init hello_init(void) {
    printk("hello, kernel\n");
    return 0;   // 非負值 = 成功載入
}

static void __exit hello_exit(void) {
    printk("goodbye, kernel\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

四大核心結構

1. 載入/卸載入口：module_init() / module_exit() 指定函數，缺 module_exit 則無法動態卸載 (rmmod)
2. 初始化/清理函數：__init 標記初始化段 (載入後釋放記憶體)，__exit 標記卸載段；初始化回傳 0 成功、負值失敗
3. 標頭檔：、 來自核心原始碼 include/，**不可使用 C 標準庫** (stdio.h 等)，核心無用戶空間 libc
4. 模組中繼資料：MODULE_LICENSE (強制)、MODULE_AUTHOR、MODULE_DESCRIPTION 等，modinfo hello.ko 可檢視

建構與測試

make                    # 產生 hello.ko
sudo insmod hello.ko    # 載入
dmesg | tail            # 查看 printk 輸出
sudo rmmod hello        # 卸載
dmesg | tail            # 查看 goodbye

從 Makefile 到模組骨架，踏出驅動開發第一步。