Armbian项目在Allwinner sunxi64平台上加载内核模块的问题分析与解决

在Linux系统开发过程中，内核模块的动态加载是一个常见需求。近期在Armbian项目中发现了一个特定于Allwinner sunxi64平台的内核模块加载问题，该问题表现为模块编译后无法正确加载，并提示".gnu.linkonce.this_module section size must match the kernel's built struct module size at run time"错误。本文将深入分析这一问题，并提供解决方案。

问题现象

用户在Allwinner sunxi64架构的NanoPi Neo Core2板上运行Armbian系统时，尝试安装tty0tty和v4l2loopback内核模块时遇到了以下问题：

1. 模块编译过程看似成功完成
2. 模块的vermagic信息与内核版本完全匹配
3. 但加载时出现"Exec format error"错误
4. dmesg日志显示".gnu.linkonce.this_module section size must match the kernel's built struct module size at run time"警告

值得注意的是，同样的模块在Raspberry Pi 4B（aarch64）和NanoPi Neo（armhf）上都能正常工作。

根本原因分析

经过深入调查，发现该问题与Allwinner sunxi64平台特定的内核构建配置有关。主要涉及以下几个方面：

1. 内核模块描述符结构不匹配：内核模块的.this_module段大小与内核期望的结构体大小不一致，通常是由于内核配置选项差异导致的。

2. 工具链兼容性问题：Armbian内核使用Jammy工具链构建，当运行在Bookworm系统上时可能出现兼容性问题。

3. 签名机制差异：虽然模块签名不是直接原因，但不同平台对模块签名的处理方式可能间接影响模块加载。

4. 平台特定配置：Allwinner sunxi64内核可能有特殊的配置选项，影响了模块ABI兼容性。

解决方案

针对这一问题，可以尝试以下几种解决方案：

1. 使用匹配的内核头文件和工具链

确保系统使用的内核头文件与运行的内核完全匹配，并使用相同的工具链构建模块：

sudo apt install linux-headers-$(uname -r) build-essential

2. 手动构建内核和模块

从源代码构建整个内核和模块，确保一致性：

git clone https://github.com/armbian/build
cd build
./compile.sh BOARD=nanopineocore2 BRANCH=current BUILD_KERNEL=yes

3. 检查内核配置选项

比较工作平台和非工作平台的内核配置差异：

zcat /proc/config.gz > running_config
diff -u running_config /usr/src/linux-headers-$(uname -r)/.config

特别注意以下选项：

• CONFIG_MODULE_SIG
• CONFIG_MODVERSIONS
• CONFIG_UNUSED_SYMBOLS

4. 使用DKMS调试

增加DKMS构建的详细日志输出：

sudo dkms build -m tty0tty -v 1.4 -k $(uname -r) --verbose

预防措施

为避免类似问题，建议：

1. 保持系统一致性：使用相同发行版版本的工具链和内核构建环境。

2. 模块兼容性检查：在开发内核模块时，增加对struct module大小的验证代码。

3. 跨平台测试：在多种架构和内核版本上进行充分测试。

4. 文档记录：详细记录内核配置选项和构建环境，便于问题追踪。

总结

Allwinner sunxi64平台上的内核模块加载问题是一个典型的ABI兼容性问题。通过确保构建环境一致性、验证内核配置选项和采用正确的构建方法，可以有效解决这类问题。对于嵌入式Linux开发者而言，理解平台特定的内核配置差异至关重要，这有助于快速定位和解决类似的内核模块兼容性问题。

对于Armbian用户，建议在遇到类似问题时，首先验证内核头文件和工具链的匹配性，必要时考虑从源代码重建整个内核和模块。社区支持也是解决这类问题的宝贵资源，Allwinner社区论坛是获取平台特定帮助的良好途径。