交叉编译内核模块

一个模块目录的最小结构

看现成的范例 example/mini/00-kernel_module_hello/，就两个文件：

example/mini/00-kernel_module_hello/
├── hello.c       模块源码（init/exit + module_init/exit + MODULE_LICENSE）
├── Makefile      obj-m += hello.o + include 公共 Makefile.arch
└── （make 后生成 hello.ko 等）

Makefile 长这样：

obj-m += hello.o
# Import the common stub
include ../../common/Makefile.arch

all:
	$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(CURDIR) modules

clean:
	$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(CURDIR) clean

核心就三件事：

• obj-m += hello.o：告诉内核构建系统「把 hello.o 编成模块 hello.ko」。多文件模块写成 obj-m += mymod.o + mymod-y := a.o b.o。
• include ../../common/Makefile.arch：引入公共的架构/工具链/KDIR 设定（下面详述）。
• all/clean：委托给内核构建系统——-C $(KDIR) 进入内核树、M=$(CURDIR) 构建外部模块。

Makefile.arch 干啥

example/common/Makefile.arch 是所有示例模块共享的桩，集中定义三件事：

ARCH ?= arm64
KDIR ?= $(shell realpath .../out/build_latest_$(ARCH))

ifeq ($(ARCH),arm)
  CROSS_COMPILE ?= arm-none-linux-gnueabihf-
else ifeq ($(ARCH),arm64)
  CROSS_COMPILE ?= aarch64-linux-gnu-
else ifeq ($(ARCH),riscv)
  CROSS_COMPILE ?= riscv64-linux-gnu-
else ifeq ($(ARCH),x86_64)
  CROSS_COMPILE ?=
  KDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
endif

export ARCH CROSS_COMPILE

• ARCH：目标架构（默认 arm64）。
• KDIR：内核树路径，默认指向 out/build_latest_$(ARCH)——所以编模块前，对应架构的内核得先编过（见 编译内核）。
• CROSS_COMPILE：按架构自动选工具链前缀。
• 末尾的 export ARCH CROSS_COMPILE：关键，见下。

那个 export 坑（重点）

模块的 all 目标会递归调用内核构建：

$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(CURDIR) modules

这一步要进入内核树 $(KDIR) 跑构建，内核的 Makefile 会读 ARCH 和 CROSS_COMPILE 决定目标架构和工具链。

问题在于：GNU make 里，普通变量赋值（ARCH ?= arm64）默认不导出给子进程。于是 $(MAKE) -C $(KDIR) 起的子 make 看不到 ARCH，内核 Makefile 就用它自己的默认值（通常是宿主机 x86），结果要么编错架构、要么在错的目录里找东西，报一堆莫名其妙的错。

export ARCH CROSS_COMPILE 这行把它们塞进环境变量，子 make 才能继承。PenguinLab 早期就被这个坑过（递归 make 变量不传递），现在这行已经固化在 Makefile.arch 里，照着 include 就不会再踩。

一句话记牢：外部模块构建是「借内核的构建系统」，借的时候得把 ARCH/CROSS_COMPILE 一起递过去，靠 export。

怎么编

cd example/mini/00-kernel_module_hello
make ARCH=arm64           # 编出 hello.ko
make ARCH=arm64 clean     # 清理

不传 ARCH 就用默认 arm64。换架构：

make ARCH=arm             # ARM32
make ARCH=riscv           # RISC-V（需先编过 riscv 内核）
make ARCH=x86_64          # x86_64（KDIR 指向宿主内核）

产物 hello.ko 就在当前目录。

模块怎么上机

编出 hello.ko 后，两条路上机验证：

• 现状（塞 rootfs）：cp 进 out/build_latest_arm64/rootfs/ + rootfs-minimal-maker.sh --pack-only + 重启 QEMU，Guest 里 insmod hello.ko。见 制作 rootfs。
• 未来（9p 共享）：配通 9p 后，把模块目录挂进 Guest，宿主机 make 出新 ko，Guest 立刻能 insmod，免重打包。

常见坑

• 没编内核就编模块：KDIR 指向 out/build_latest_<arch>，里面没有内核构建产物（尤其 Module.symvers、scripts/），模块编译报错。先编内核。
• ARCH 和 KDIR 对不上：make ARCH=arm64 但 out/build_latest_arm64 是空的——检查内核是不是按 ARCH=aarch64 编过（aarch64→arm64 输出目录）。
• 改了 Makefile.arch 不生效：多半是 ARCH 没传对，或 export 那行被误删。
• 多文件模块：obj-m += mymod.o 后加 mymod-y := a.o b.o，别漏。