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# 8.3 内核开发环境的搭建

由于内核程序处于最高权限，一旦程序存在问题，可能导致系统宕机，所以不建议直接在裸机上验证驱动。嵌入式系统一般在目标机中验证，在学习过程中建议使用虚拟机进行验证。

## 创建虚拟机

以 VirtualBox 为例，运行程序后，点击 Machine -> New 菜单，进入创建虚拟机引导页面。

![命名](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/001.png)

![分配内存](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/002.png)

![创建虚拟磁盘 01](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/003.png)

![创建虚拟磁盘 02](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/004.png)

![创建虚拟磁盘 03](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/005.png)

![创建虚拟磁盘 04](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/006.png)

点击 Create 按钮完成虚拟机的创建。

## 虚拟系统的安装

选中新创建的虚拟机，然后依次点击进入 Machine -> Settings... 菜单，进入虚拟机详细配置页面。

选择 Storage，为虚拟机分配系统安装盘：

![分配安装引导盘](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/007.png)

选择 Shared Folders -> Add new shared folder，在虚拟机和宿主机之间分配共享文件夹：

![分配共享文件夹](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/008.png)

点击 OK 完成配置，点击 Machine -> Start，运行刚刚配置好的虚拟机：

![运行虚拟机](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/009.png)

进入 Ubuntu20 安装引导界面：

![Ubuntu20 安装引导界面](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/010.png)

点击 Install Ubuntu：

![输入法设置](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/011.png)

选择安装软件包：

![输入法设置](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/012.png)

![选择安装类型](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/013.png)

点击 Install Now 开始安装。

![设置时区](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/014.png)

![设置用户和密码](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/015.png)

![进行安装](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/016.png)

点击 Restart Now 结束安装：

![安装结束 01](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/017.png)

按 Enter 键重启系统：

![安装结束 02](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/018.png)

## 安装开发工具包

```bash
sudo apt update
sudo apt install linux-headers-$(uname -r)
sudo apt install build-essential git git-core libncurses-dev flex bison texinfo zip unzip zlib1g-dev gettext u-boot-tools g++ xz-utils mtd-utils gawk diffstat gcc-multilib python git make gcc g++ diffstat bzip2 gawk chrpath wget cpio texinfo lzop libssl-dev libncurses5-dev libncursesw5-dev
```

## 安装虚拟机工具

依次点击菜单按钮 Devices -> Insert Guest Additions CD imags...，加载虚拟机工具磁盘镜像文件。

![安装虚拟机工具 01](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/019.png)

点击 Run 按钮进行安装，如安装未出现任何错误，并出现“Press Return to close this window...”字样时，可关闭窗口：

![安装虚拟机工具 02](./imgs/8.3_内核开发环境的搭建/020.png)

之后执行以下命令，这样在访问共享文件夹时可以不输入密码，然后重启：

```bash
sudo gpasswd -a ${USER} vboxsf
```

## 编译和测试 hellodrv 程序

完成以上步骤后，就可以在虚拟机中开发和验证内核驱动，以 [8.2 Linux 驱动开发概述中的 hellodrv 程序](./8.2_Linux_驱动开发概述.md) 为例，该程序的编译方法如下：

```bash
make
```

可使用 insmod 和 rmmod 加载和卸载模块：

```bash
sudo insmod hellodrv.ko
sudo rmmod hellodrv
```

在 insmod 之后，可使用 lsmod 命令查看模块加载情况：

```bash
$ lsmod
Module                  Size  Used by
hellodrv               16384  0
```

使用 dmesg 命令可打印 printk 的输出信息，验证 hellodrv 驱动程序的执行情况。

```bash
$ dmesg
[  803.252552] hello driver enter
[ 1009.245694] hello driver exit
```

除可使用 insmod 命令加载模块外，还可以使用 modprobe 命令，该命令比 insmod 命令要强大，它会根据 modules.dep 中所描述的相依关系，决定要载入哪些依赖模块（modules.dep 文件由 depmod 命令生成）。使用 modprobe 命令加载和卸载模块的命令格式如下：

```bash
# 加载模块
modprobe <module name>
# 卸载模块
modprobe -r <module name>
```

用 modprobe 卸载模块时，将同时卸载其依赖的模块。