Linux内核为了减轻命名空间的污染，并做到正确的信息隐藏，内核提供了管理内核符号可见性的方式，没有被EXPORT_SYMBOL相关的宏导入的变量或函数是不能直接使用的，为了说明并解决这个问题，我们不妨先看如下一段内核模块，功能为复印超级块super_block结构中一些域的值。
我们晓得vfs（虚拟文件系统）是用super_block（超级块）来描述整个文件系统的信息，内核在对一个文件系统进行初始化和注册时，就为其分配了一个super_block，该文件系统卸载时，其对应的super_block也会被手动删掉。super_block结构中有一个list_head类型的数组s_list拿来把系统中的super_block组成一个单向循环数组，并使用一个称作super_blocks的全局变量来指向该单向循环数组中的第一个元素。super_block中还有一个称作s_inodes的数组，指向链接该超级块中所有的inode的数组i_sb_list。我们也使用了载流子锁spin_lock对数组的相关操作进行了加锁，保护共享变量，如今看内核模块：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include //方法二
/*
*方法二，使用kallsyms_lookup_name()查找函数或变量的虚拟地址
*使用时，需要注释其它方法的代码，取消此处及下面方法二的注释
spinlock_t * sb_lock_address;
struct list_head * super_blocks_address;
*/
/*
*方法三，内核模块中直接使用内核函数的虚拟地址
*使用时，需要注释其他方法的代码，取消此处及下面方法三的注释
#define SUPER_BLOCKS_ADDRESS 0xffffffff91d2efe0
#define SB_LOCK_ADDRESS 0xffffffff922f35d4
*/
static int __init my_init(void)
{
struct super_block *sb;
struct list_head *pos;
struct list_head *linode;
struct inode *pinode;
unsigned long long count = 0;
printk("nPrint some fields of super_blocks:n");
/*
*方法二
sb_lock_address = (spinlock_t *)kallsyms_lookup_name("sb_lock");
super_blocks_address = (struct list_head *)kallsyms_lookup_name("super_blocks");
spin_lock(sb_lock_address);
list_for_each(pos, super_blocks_address) {
*/
/*
*方法三
spin_lock((spinlock_t *)SB_LOCK_ADDRESS);
list_for_each(pos, (struct list_head *)SUPER_BLOCKS_ADDRESS) {
*/
/*此处使用了未导出变量，若使用方法二或方法三时需要注释以下两行*/
spin_lock(&sb_lock); //加锁，此处使用了未导出的变量
list_for_each(pos, &super_blocks) {
sb = list_entry(pos, struct super_block, s_list);
printk("dev_t:%d:%d", MAJOR(sb->s_dev),MINOR(sb->s_dev));
//打印文件系统所在设备的主设备号和次设备号
printk("file_type name:%sn", sb->s_type->name);
//打印文件系统名
list_for_each(linode, &sb->s_inodes) {
pinode=list_entry(linode, struct inode, i_sb_list);
count++;
printk("%lut", pinode->i_ino); //打印索引节点号
}
}
//spin_unlock(sb_lock_address); //方法二
//spin_unlock(SB_LOCK_ADDRESS); //方法三
spin_unlock(&sb_lock); //解锁，此处使用了未导出的变量
printk("The number of inodes:%llun", sizeof(struct inode)*count);
return 0;
}
static void __exit my_exit(void)
{
printk("unloading…n");
}
module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");里面的内核模块中，我们使用list_for_each函数来遍历系统中的链接所有super_block的单向循环数组s_list，此宏有两个参数，第一个参数是pos，是一个输出型参数，用于保存每次遍历得到的list_head类型的结点的地址，第二个参数是head，是一个输入型参数，用于向要遍历的数组传递头结点，list_for_each函数在4.19内核中定义如下：
#define list_for_each(pos, head)
for (pos = (head)->next; pos != (head); pos = pos->next)list_for_each函数只能遍历超级块中的单向循环数组s_list，不能得到正在被遍历的超级块的地址，此时难以访问超级块的其它数组，我们再使用内核中的list_entry函数，通过当前超级块中的成员s_list的地址，获得当前超级块的地址。该函数有三个参数，第一个参数是指向结构体成员的表针，第二个参数是结构体的类型，第三个参数是结构体成员的名称s_list，该函数最后返回结构体的首地址。list_for_each在4.19内核中定义如下：
#define hlist_entry(ptr, type, member) container_of(ptr,type,member)可以看见，它是container_of宏的一个封装，我们再看内核中的container_of宏，定义如下：
#define container_of(ptr, type, member) ({
void *__mptr = (void *)(ptr);
BUILD_BUG_ON_MSG(!__same_type(*(ptr), ((type *)0)->member) &&
!__same_type(*(ptr), void),
"pointer type mismatch in container_of()");
((type *)(__mptr - offsetof(type, member))); })
本内核模块对应的Makefile文件如下：
obj-m:=print_sb.o
CURRENT_PATH:=$(shell pwd)
LINUX_KERNEL:=$(shell uname -r)
LINUX_KERNEL_PATH:=/usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL)
all:
make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean在使用内核中未被导入的变量时，执行make命令进行编译，发生如下错误：
编译报错，‘sb_lock’undeclared(firstuseinthisfunction);，‘super_blocks’undeclared(firstuseinthisfunction);，即sb_lock和super_blocks变量没有定义，实际上在内核中早已定义了这两个变量，包含在头文件fs.h和spinlock.h中，在内核源码中如下：
在4.19版内核fssuper.c中，定义了super_blocks变量来指向super_block结构中的s_list双数组的数组头linux 调用内核函数，其中s_list是拿来链接系统中已安装文件系统超级块的单向循环数组，也定义了sb_lock锁变量对超级块的相关操作进行加锁，如右图：
编译报错的诱因就是在内核中并没有导入sb_lock和super_blocks变量，这么问题来了：
1、我们为何不导入更多的变量或则函数来供我们使用呢？
2、我们可以使用内核中没有导入的函数或变量吗？假如可以使用，怎么使用？
下边给出一些技巧来使用内核中未被导入的变量或函数linux 调用内核函数，并进行验证。
方式一：使用EXPORT_SYMBOL宏导入函数或变量
Linux内核提供了一个便捷的方式拿来管理符号的对模块外部的可见性，即内核符号表。在4.19版内核includelinuxexport.h中，定义了EXPORT_SYMBOL宏，如右图：
假如我们要使用内核中的变量或函数，可以使用上图中的宏，在函数或变量定义后使用如下宏，之后编译内核：
EXPORT_SYMBOL(sb_lock);或则
EXPORT_SYMBOL_GPL(sb_lock);此时EXPORT_SYMBOL定义的函数或则变量对全部内核代码公开，不用更改内核代码就可以在内核模块中直接调用，即使用EXPORT_SYMBOL可以将一个函数或变量以符号的形式导入给其他模块使用。EXPORT_SYMBOL导入的符号，是把这种符号和对应的地址保存上去，在内核运行的过程中，可以找到这种符号对应的地址。
而模块在加载过程中，其本质就是能动态联接到内核，假如在模块中引用了内核或其它模块的符号，就要EXPORT_SYMBOL这种符号，这样就能找到对应的地址联接。
里面的两个宏均可把给定的符号导入到模块外，EXPORT_SYMBOL_GPL宏只能使符号对GPL许可的模块可用。符号必须在模块文件的全局部份导入，不能在函数中导入，这是由于上述这两个宏将被扩充成一个特殊用途的申明，而该变量必须是全局的。这个变量储存于模块的一个特殊的可执行部份(一个"ELF段")，在装载时，内核通过这个段来找寻模块导入的变量。
上述方式须要更改内核代码，编译内核。
方式二：使用kallsyms_lookup_name()查找函数或变量的虚拟地址
kallsyms抽取了内核用到的所有函数地址（全局的、静态的）和非栈数据变量地址，生成了一个数据块，作为只读数据链接进kernelimage，使用root权限可以在/proc/kallsyms中查看，没错，root权限下是可以直接看见内核函数的虚拟地址，如右图所示：
使用kallsyms_lookup_name()函数可以找到对应符号在内核中的虚拟地址，包含在头文件linux/kallsyms.h中，它接受一个字符串格式内核函数，返回那种内核函数的地址，倘若没找到指定的内核函数，它会返回0，要使用它必须启用CONFIG_KALLSYMS配置编译内核。
在4.19版内核kernelkallsyms.c中kallsyms_lookup_name()函数定义如下：
/* Lookup the address for this symbol. Returns 0 if not found. */
unsigned long kallsyms_lookup_name(const char *name)
{
char namebuf[KSYM_NAME_LEN];
unsigned long i;
unsigned int off;
for (i = 0, off = 0; i < kallsyms_num_syms; i++) {
off = kallsyms_expand_symbol(off, namebuf, ARRAY_SIZE(namebuf));
if (strcmp(namebuf, name) == 0)
return kallsyms_sym_address(i);
}
return module_kallsyms_lookup_name(name);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(kallsyms_lookup_name);可以看见该函数早已使用EXPORT_SYMBOL_GPL，可以直接在内核模块中使用。假如要使用内核中未被导入的函数，我们可以定义钩子函数，返回值和参数都要与我们要导入的函数原型一致。在本文复印超级块super_block结构中一些域值的内核模块代码中，我们把使用了内核未导入的变量和技巧单相关代码进行注释，取消方式二相关代码的注释，再执行make命令进行编译，可以看见，并没有编译报错，我们早已成功地使用了内核中未被导入的的变量sb_lock和super_blocks，编译结果如右图所示。
加载模块后使用dmesg查看结果：
反之，内核中也有通过虚拟地址查找内核中的函数或变量的函数sprint_symbol，在内核中被定义如下：
int sprint_symbol(char *buffer, unsigned long address)
{
return __sprint_symbol(buffer, address, 0, 1);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(sprint_symbol);可以看见，sprint_symbol函数是__sprint_symbol函数的封装，该函数早已使用EXPORT_SYMBOL_GPL导入，可以直接在内核模块中使用。该函数有两个参数，第一个参数是bufferlinux启动盘制作工具，字符型文本缓冲区，它拿来记录内核符号的信息，是一个输出型参数，第二个参数是address，无符号长整型的内核符号中的某一地址，是一个输入型参数。该函数中调用了__sprint_symbol内核函数，定义如下：
/* Look up a kernel symbol and return it in a text buffer. */
static int __sprint_symbol(char *buffer, unsigned long address,
int symbol_offset, int add_offset)
{
char *modname;
const char *name;
unsigned long offset, size;
int len;
address += symbol_offset;
name = kallsyms_lookup(address, &size, &offset, &modname, buffer);
if (!name)
return sprintf(buffer, "0x%lx", address - symbol_offset);
if (name != buffer)
strcpy(buffer, name);
len = strlen(buffer);
offset -= symbol_offset;
if (add_offset)
len += sprintf(buffer + len, "+%#lx/%#lx", offset, size);
if (modname)
len += sprintf(buffer + len, " [%s]", modname);
return len;
}__sprint_symbol函数的功能是按照一个显存中的地址address查找一个内核符号，并将该符号的基本信息，如符号名name在内核符号表中的偏斜offset和大小size，所属的模块名(假如有的话)等信息联接成字符串形参给文本缓冲区buffer，所查找的内核符号可以是先前就存在于内核中的符号，也可以是坐落动态插入的模块中的符号，其中使用了kallsyms_lookup函数，定义如下：
static inline const char *kallsyms_lookup(unsigned long addr,
unsigned long *symbolsize,
unsigned long *offset,
char **modname, char *namebuf)
{
return NULL;
}方式三：内核模块中直接使用内核函数的虚拟地址
首先介绍两种获取内核函数或变量虚拟地址的方式：
1、在/proc/kallsyms文件获得内核函数或变量的虚拟地址
此方式同样用到kallsyms，我们可以使用如下命令直接找到内核中sb_lock和super_block变量的虚拟地址，命令如下，图如下：
cat /proc/kallsyms | grep sb_lock
cat /proc/kallsyms | grep super_blocks
2、在System.map文件获得内核函数或变量的虚拟地址
内核镜像的System.map文件储存了内核符号表的信息,可以通过此文件获取到具体内核函数或变量的虚拟地址，命令如下，图如下：
grep sb_lock /boot/System.map-4.18.0-15-generic
grep super_blocks /boot/System.map-4.18.0-15-generic还可以通过给定一个虚拟地址来查看地址对应那个内核函数，命令如右图如下：
grep ffffffff82af35d4 /boot/System.map-4.18.0-15-generic
grep ffffffff8252efe0 /boot/System.map-4.18.0-15-generic可以看见，不管用哪种方式，此时内核中sb_lock变量的虚拟地址为ffffffff922922ff353535dd4，super_blocks变量的虚拟地址为ffffffff9191dd22efeefeefe0。现今更改内核模块代码，我们把使用了内核未导入的变量和技巧二相关的代码进行注释，取消方式单相关代码的注释，再执行make命令进行编译。
结果显示，这些方式也可以使用内核中未被导入的变量或函数，并且这仅仅可以临时使用，并非长久之计，每次重启系统，这个变量的虚拟地址会发生变化，若要继续使用，还得再查看地址，再更改宏定义，至于地址发生变化的缘由红旗linux桌面版，这与内核符号表有关。/proc/kallsyms文件是在内核启动后生成的，是动态的符号表，坐落文件系统的/proc目录下，实现代码在kernel/kallsyms.c，使用前提是内核必须打开CONFIG_KALLSYMS编译选项。通常情况下，还是推荐使用第二种方式。
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