Ubuntu 24.04安装ashmem_linux模块失败如何解决？

Question

在Ubuntu 24.04系统中编译安装`ashmem_linux`内核模块时，常因内核头文件缺失或内核版本不兼容导致失败。典型错误包括“implicit declaration of function”或“‘struct file_operations’ has no member named”。这是由于新版内核（6.8+）移除了部分旧接口，而`ashmem_linux`代码未及时适配所致。需手动修改源码中的file_operations调用方式，并确保已安装对应内核版本的headers和build工具。

Answer 1

在Ubuntu 24.04中编译安装ashmem_linux内核模块的深度解析

1. 背景与问题概述

随着Linux内核版本持续演进，特别是从6.8版本起，部分旧有接口被移除或重构。在Ubuntu 24.04系统中，默认搭载了较新的内核（通常为6.8+），导致第三方内核模块如ashmem_linux在编译时频繁失败。

典型错误包括：

• implicit declaration of function 'get_user_pages'
• 'struct file_operations' has no member named 'ioctl'
• ‘struct vm_operations_struct’ lacks ‘open’ or ‘close’ handlers

这些报错的根本原因在于：新版内核已弃用传统file_operations.ioctl字段，改由.unlocked_ioctl和.compat_ioctl替代；同时内存管理子系统也进行了API调整。

2. 环境准备与依赖检查

确保开发环境完整是成功编译的前提。需安装对应内核版本的头文件和构建工具链。

# 查询当前运行的内核版本
uname -r

# 安装必要的构建工具
sudo apt update
sudo apt install build-essential linux-headers-$(uname -r) libelf-dev bc flex bison
    

若未安装正确的linux-headers包，编译将无法找到<linux/module.h>等关键头文件，引发“file not found”或隐式声明错误。

3. 源码适配：file_operations结构体变更

Linux 6.8+中，struct file_operations不再支持直接使用ioctl成员。原始代码可能如下：

static const struct file_operations ashmem_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = ashmem_open,
    .release = ashmem_release,
    .read = ashmem_read,
    .write = ashmem_write,
    .ioctl = ashmem_ioctl,  // 已废弃！
};
    

应修改为：

static const struct file_operations ashmem_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = ashmem_open,
    .release = ashmem_release,
    .read = ashmem_read,
    .write = ashmem_write,
    .unlocked_ioctl = ashmem_ioctl,   // 新接口
    .compat_ioctl = ashmem_ioctl,     // 支持32位兼容调用
};
    

4. 内存管理接口更新

另一个常见问题是get_user_pages()函数被标记为过时，推荐使用pin_user_pages()系列函数。

旧接口（已弃用）	新接口（推荐）	说明
get_user_pages	pin_user_pages	用于固定用户页面
put_page	unpin_user_pages	释放 pinned 页面
follow_page	page_virt_to_page / follow_page_pte	页表遍历方式变化
vm_ops->nopage	vm_ops->fault	缺页处理机制重构
call_usermodehelper	call_usermodehelper_setup/exec/put	拆分为更安全的三段式调用

5. 编译脚本调整与Kbuild适配

确保Makefile正确指向内核源码树：

obj-m += ashmem.o

KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)

default:
	$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

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

若/lib/modules/$(uname -r)/build不存在，请确认是否已安装对应版本的linux-headers。

6. 构建流程可视化

以下是完整的编译适配流程图：

graph TD
            A[开始] --> B{检查内核版本}
            B -- 6.8+ --> C[修改 file_operations]
            B -- <6.8 --> D[使用传统 ioctl]
            C --> E[替换 get_user_pages → pin_user_pages]
            E --> F[更新 vm_operations_struct.fault]
            F --> G[配置 Makefile 指向 KDIR]
            G --> H[执行 make 编译]
            H --> I{编译成功？}
            I -- 是 --> J[生成 ashmem.ko]
            I -- 否 --> K[查看错误日志并回溯]
            K --> L[根据符号查找新API]
            L --> C

7. 常见错误与调试策略

1. Module version mismatch：确保linux-headers与当前运行内核完全一致。
2. Implicit declaration of symbol：使用grep -r "symbol_name" /usr/src/linux-headers-$(uname -r)定位是否存在该符号。
3. Unknown field in struct：查阅include/linux/fs.h中file_operations定义。
4. Section mismatch warnings：注意函数是否误用了__init/__exit修饰符。
5. modpost: missing module license：添加MODULE_LICENSE("GPL");。
6. Symbol not found during insmod：检查是否依赖其他未加载模块（如mmu_notifier）。
7. Permission denied on /dev/ashmem：需创建设备节点并设置权限。
8. Failing to pin pages：确认进程是否有CAP_SYS_PTRACE权限。
9. Page fault handler not called：检查vm_ops->fault是否正确注册。
10. Build fails due to missing config：启用CONFIG_PIN_USER_PAGES=y。

8. 兼容性层设计建议

为提升代码可移植性，建议引入条件编译：

#if LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(6, 8, 0)
    .unlocked_ioctl = ashmem_ioctl,
    .compat_ioctl = ashmem_ioctl,
#else
    .ioctl = ashmem_ioctl,
#endif
    

通过宏判断动态选择接口，使同一份代码兼容多个内核版本。