linux 内核模块强制卸载

0 问题：某项目中，关于一种调用设备驱动程序，出现异常时，驱动设备无法正常退出（lsmod 显示驱动设备被占用、无法rmmod 退出），也无法继续使用的问题。

1 linux 模块

内核模块是Linux内核向外部提供的一个插口，其全称为动态可加载内核模块（Loadable Kernel Module，LKM），我们简称为模块。模块具有以下特点：

模块本身不被编译入内核映像，从而控制了内核的大小。

模块一旦被加载，它就和内核中的其他部分一样。

模块是具有独立功能的程序，它可以被单独编译，但不能独立运行。它在运行时被链接到内核作为内核的一部分在内核空间运行，这与运行在用户空间的进程是不同的。模块通常由一组函数和数据结构组成，用来实现一种文件系统、一个驱动程序或其他内核上层的功能。

2 编译内核模块

hello 模块

#include <linux/module.h> //所有模块都需要的头文件
#include <linux/init.h>   // init&exit相关宏
#include <linux/kernel.h>MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("xxx");
MODULE_DESCRIPTION("hello world module");static int __init hello_init(void)
{printk(KERN_WARNING "hello world.\n");return 0;
}
static void __exit hello_exit(void)
{printk(KERN_WARNING "hello exit!\n");
}module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

Makefile

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m :=hello.o
else
KDIR :=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
all:make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers *.order
endif

使用

make

sudo insmod hello.ko

sudo rmmod hello

dmesg

[10611.395806] hello world.
[10644.832158] hello exit!

KERNELRELEASE

这个 makefile 在一次典型的建立中要被读 2 次。

KERNELRELEASE是在内核源码的顶层Makefile中定义的一个变量，在第一次(刚开始)读取执行此Makefile时，KERNELRELEASE没有被定义（为空），所以make将读取执行else之后的内容。如果make的目标是clean，直接执行clean操作，然后结束。当make的目标为all时，-C(KDIR)指明跳转到内核源码目录下读取那里的Makefile，M=(PWD)表明然后返回到当前目录继续读入、执行当前的Makefile。当从内核源码目录返回时，KERNELRELEASE已被被定义，kbuild也被启动去解析kbuild语法的语句，make将继续读取else之前的内容（指 obj-m :=hello.o）。else之前的内容为kbuild语法的语句,指明模块源码中各文件的依赖关系，以及要生成的目标模块名。

以上介绍了内核模块的概念以及内核模块的编译。

3 强制卸载内核模块

发现一篇非常好的文章，对照无法强制卸载内核模块的各个情况，相应进行了介绍。

原文链接:Linux强制卸载内核模块(由于驱动异常导致rmmod不能卸载)

对照文章，本人遇到的驱动被占用问题属于以下这种类型。

引用计数在有其它模块或者内核本身引用的时候不为0，要卸载就要等待它们不引用为止 used 需要通过外部修正的方式, 将驱动的引用计数置 0 即可

（1）现象

rmmod: ERROR: Module XXX is in use

（2）其本质就是模块的模块的引用计数不为 0, 要解决此类问题, 只需要将模块的引用计数强制置为 0 即可.

查找到 none_exit 模块的内核模块结构 struct moudle, 可以通过 find_module 函数查找到, 也可以参照 find_module 函数实现.

重置模块的引用计数

//  清除驱动的引用计数
for_each_possible_cpu(cpu)
{local_set((local_t*)per_cpu_ptr(&(mod->refcnt), cpu), 0);//local_set(__module_ref_addr(mod, cpu), 0);//per_cpu_ptr(mod->refptr, cpu)->decs;//module_put(mod);
}
atomic_set(&mod->refcnt, 1);

4 强制卸载驱动源码

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cpumask.h>
#include <linux/list.h>
#include <asm-generic/local.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/kallsyms.h>
#include <linux/sched.h>/**  加载模块的时候, 传递字符串到模块的一个全局字符数组里面**  module_param_string(name, string, len, perm)**  @name   在加载模块时，参数的名字*  @string 模块内部的字符数组的名字*  @len    模块内部的字符数组的大小*  #perm   访问权限** */
static char *modname = NULL;
module_param(modname, charp, 0644);
MODULE_PARM_DESC(modname, "The name of module you want do clean or delete...\n");//#define CONFIG_REPLACE_EXIT_FUNCTION#ifdef CONFIG_REPLACE_EXIT_FUNCTION
//  此处为外部注册的待卸载模块的exit函数
//  用于替代模块原来的exit函数
//  注意--此函数由于需要被待删除模块引用, 因此不能声明为static
/* static */ void force_replace_exit_module_function(void)
{///  此处完善待卸载驱动的 exit/cleanup 函数/printk("module %s exit SUCCESS...\n", modname);
//    platform_device_unregister((struct platform_device*)(*(int*)symbol_addr));
}
#endif  //  CONFIG_REPLACE_EXIT_FUNCTIONstatic int force_cleanup_module(char *del_mod_name)
{struct module   *mod = NULL, *relate = NULL;int              cpu;
#ifdef CONFIG_REPLACE_EXIT_FUNCTIONvoid            *origin_exit_addr = NULL;
#endif///  找到待删除模块的内核module信息/
#if 0//  方法一, 遍历内核模块树list_mod查询struct module *list_mod = NULL;/*  遍历模块列表, 查找 del_mod_name 模块  */list_for_each_entry(list_mod, THIS_MODULE->list.prev, list){if (strcmp(list_mod->name, del_mod_name) == 0){mod = list_mod;}}/*  如果未找到 del_mod_name 则直接退出  */if(mod == NULL){printk("[%s] module %s not found\n", THIS_MODULE->name, modname);return -1;}
#endif//  方法二, 通过find_mod函数查找if((mod = find_module(del_mod_name)) == NULL){printk("[%s] module %s not found\n", THIS_MODULE->name, del_mod_name);return -1;}else{printk("[before] name:%s, state:%d, refcnt:%u\n",mod->name ,mod->state, module_refcount(mod));}///  如果有其他驱动依赖于当前驱动, 则不能强制卸载, 立刻退出//*  如果有其他模块依赖于 del_mod  */if (!list_empty(&mod->source_list)){/*  打印出所有依赖target的模块名  */list_for_each_entry(relate, &mod->source_list, source_list){printk("[relate]:%s\n", relate->name);}}else{printk("No modules depond on %s...\n", del_mod_name);}///  清除驱动的状态和引用计数///  修正驱动的状态为LIVEmod->state = MODULE_STATE_LIVE;//  清除驱动的引用计数for_each_possible_cpu(cpu){local_set((local_t*)per_cpu_ptr(&(mod->refcnt), cpu), 0);//local_set(__module_ref_addr(mod, cpu), 0);//per_cpu_ptr(mod->refptr, cpu)->decs;//module_put(mod);}atomic_set(&mod->refcnt, 1);#ifdef CONFIG_REPLACE_EXIT_FUNCTION///  重新注册驱动的exit函数/origin_exit_addr = mod->exit;if (origin_exit_addr == NULL){printk("module %s don't have exit function...\n", mod->name);}else{printk("module %s exit function address %p\n", mod->name, origin_exit_addr);}mod->exit = force_replace_exit_module_function;printk("replace module %s exit function address (%p -=> %p)\n", mod->name, origin_exit_addr, mod->exit);
#endifprintk("[after] name:%s, state:%d, refcnt:%u\n",mod->name, mod->state, module_refcount(mod));return 0;
}static int __init force_rmmod_init(void)
{return force_cleanup_module(modname);
}static void __exit force_rmmod_exit(void)
{printk("=======name : %s, state : %d EXIT=======\n", THIS_MODULE->name, THIS_MODULE->state);
}module_init(force_rmmod_init);
module_exit(force_rmmod_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

5 Makefile

MODULE_NAME := force_rmmod
#MODCFLAGS:=-O2 -Wall -DMODULE -D__KERNEL__ -DLINUX -std=c99
#EXTRA_CFLAGS  += $(MODULE_FLAGS) $(CFG_INC) $(CFG_INC)
EXTRA_CFLAGS  += -g -std=gnu99  -Wfatal-errors ifneq ($(KERNELRELEASE),)  # kernelspaceobj-m := $(MODULE_NAME).oelse                        # userspaceCURRENT_PATH ?= $(shell pwd)
LINUX_KERNEL ?= $(shell uname -r)
LINUX_KERNEL_PATH ?= /lib/modules/$(LINUX_KERNEL)/buildCURRENT_PATH := $(shell pwd)modules:make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modulesmodules_install:make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules_installclean:make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) cleanrm -f modules.order Module.symvers Module.markers.PHNOY:modules modules_install cleanendif

6 使用方法

# 通过 `modname` 制定待卸载驱动的信息

sudo insmod force_rmmod.ko modname=卸载驱动名称

sudo rmmod 卸载驱动名称

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