1. 引言：模块化——Linux 的灵动之魂

Linux 内核如同一个巨型乐高城堡，内核模块（Kernel Module） 就是那些可以随时增减的功能积木。想象一下：当你插入一块新的显卡，系统能自动加载对应驱动；当你挂载一个陌生文件系统，内核能动态扩展支持能力——这一切都归功于内核模块的魔法。

为什么需要内核模块？

动态扩展：无需重启即可添加硬件驱动或新功能

资源节约：按需加载，避免冗余代码占用内存

开发便捷：无需重新编译整个内核即可测试新功能

2. 内核模块的本质与架构

2.1 模块的二进制本质

文件格式：.ko (Kernel Object)

运行特权：在 Ring 0 级直接操作硬件

典型大小：从几KB（简单驱动）到几MB（复杂GPU驱动）

通过 modinfo 查看模块信息：

$ modinfo ext4

filename: /lib/modules/5.15.0-78-generic/kernel/fs/ext4/ext4.ko

license: GPL

description: Fourth Extended Filesystem

depends: mbcache,jbd2

2.2 模块与内核的共生关系

内核维护的模块链表结构（简化版）：

struct module {

char name[MODULE_NAME_LEN]; // 模块名称

struct list_head list; // 链表节点

void *module_core; // 代码段地址

unsigned int init_size; // 初始化内存大小

// ...其他关键字段

};

3. 模块生命周期全流程剖析

3.1 加载过程（insmod）

文件读取：将 .ko 从磁盘加载到内存

符号解析：绑定未定义符号到内核导出表

内存分配：通过 vmalloc 分配模块空间

初始化执行：调用 module_init() 函数

注册到系统：加入内核模块链表

实战观察加载过程：

# 查看实时日志

sudo dmesg -w &

sudo insmod hello.ko

# 输出示例

[ 253.716333] hello: loading out-of-tree module taints kernel.

[ 253.716987] Hello, Kernel World!

3.2 卸载过程（rmmod）

引用计数检查：确保无其他模块依赖

清理函数调用：执行 module_exit()

资源释放：释放内存、关闭设备

链表移除：从内核模块列表删除

强制卸载危险操作（仅用于调试）：

sudo rmmod -f hello # 可能引发系统不稳定！

4. 模块开发&#