【Linux内核编程--模块机制】
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一、宏内核与微内核
1.程序的运行状态：用户态和内核态
普通的应用程序工作在用户态的，只具有一般的权限，像操作系统内核运行在内核态的，运行在内核态的程序，cpu处于特权模式下，可以做特权操作，如：访问硬件，访问内存，访问寄存器等等。
用户态只是普通权限不能进向这些操作,如果用户态想访问磁盘，访问鼠标键盘，往屏幕上打印数据，该怎么办呢？
用户态要切换到内核态，调用内核态里面的内核代码，才去访问硬件。内核态和用户态之间的来回切换是通过系统调用接口。但是来回切换的代价很高，不停的去保存现场，保存上下文，恢复上下文，会影响到这个程序整体的性能。
为了提高程序的性能，我们可以把很多个代码都放到内核态，都放到操作系统里面。网络通信有网络协议，网路协议是纯粹的协议，就是一个逻辑协议，其实可以放在用户态的，也可以放在内核态的（还有文件系统）。但是为了提高效率，为了减少用户程序跟内核程序之间来回的系统调用，都可以把文件系统、驱动都可以把它放在操作系统里面。
2.宏内核：内核是大箩筐，什么都可以往里装
网络协议、文件系统跟硬件没啥关系，但也放到内核里面去，也是运行在内核态的，好处是减少了系统调用的次数，减少了上下文切换的次数。
优点：运行效率非常高。
缺点：所有的东西往里面放（包括驱动，文件系统，网络协议），万一有一个模块有异常了，整个模块容易崩溃；所有的东西往里装，导致内核的体积越来越大，内核越来越拥堵。
3.微内核：只保留核心模块，易维护、低性能
把操作系统基本的模块（如，调度，内存管理，进程间的通信）把这些操作系统基本组件放在内核态运行，把设备驱动、文件系统、网络协议等这些东西跟应用程序一样全部放在用户态，而且各个模块之间的通信是通过进程间的通信来通信。
微内核，操作系统内核组件（模块）都少了，就很稳定，比如，硬件驱动出问题了，就跟普通的应用程序一样，出问题大不了退出重新运行就行，但是不会对操作系统造成任何破坏；但是内核出现异常了就麻烦，可能会死机，卡住，在Linux下面可能会发生OPS或Crash,在Windows下内核发生异常可能就蓝屏了。
优点：微内核相对于宏内核，做了改进。
缺点：微内核虽然稳定，但是也有缺陷的，比如各个模块之间的通信，还要通过内核进程间的通信，虽然目前共享内存能解决这个问题，共享内存效率不是很高，至于Linux内核运行的怎么样，有待观测。
4.混合内核：结合了两者优势，折中平衡
目前的主流操作系统都会吸取两者的优点，比如会把设备驱动放到内核态，其他东西放在用户态，不同操作系统操作不同，但是原理是差不多的。
也就是会根据操作系统需求，将不同的模块设计成放在用户态还是内核态运行。
目前主流的操作系统：Linux、Windows,MacOS都是混合内核，结合了两者的优点。做了折中的平衡。
5.Linux内核的模块机制
- LKM:Loadable Kernel Module(可加载模块机制，模块可以裁剪定制)
- 内核模块化、高度可定制和裁剪
- 适配不同的架构，硬件平台
- 支持运行时动态加载或卸载一个模块（添加新的模块都不需要有重新编译内核，内核运行时可以动态加一个模块运行or卸载）
- 不需要重新编译，重启内核（我们做驱动开发 或内核开发的时候，使用模块机制非常方便，修改了自己的驱动源码或内核模块的源码，一般软件开发都知道需要编译整个系统内核，但是因为有了Linux内核的可加载模块机制，我们不需要重新启动编译内核，我们以内核模块的形式只编译修改的这个模块，然后ko的形式动态加载到内核，甚至可以把它卸载掉。）
6.___实验：
一个内核模块的编译和运行
动态加载，动态卸载
原文地址：https://blog.csdn.net/m0_60900383/article/details/140576363
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