Linux学习-核心与核心模块

谈完了整个开机的流程，您应该会知道，在整个开机的过程当中，是否能够成功的驱动我们主机的硬 件配备， 是核心 (kernel) 的工作!而核心一般都是压缩文件，因此在使用核心之前，就得要将他解 压缩后，才能加载主存储器当中。

另外，为了应付日新月异的硬件，目前的核心都是具有『可读取模块化驱动程序』的功能， 亦即是 所谓的『 modules (模块化)』的功能啦!所谓的模块化可以将他想成是一个『插件』。

那么核心与核心模块放在哪?

• 核心: /boot/vmlinuz 或 /boot/vmlinuz-version;
• 核心解压缩所需 RAM Disk: /boot/initramfs (/boot/initramfs-version);
• 核心模块: /lib/modules/version/kernel 或 /lib/modules/$(uname -r)/kernel;
• 核心原始码: /usr/src/linux 或 /usr/src/kernels/ (要安装才会有，预设不安装)

如果该核心被顺利的加载系统当中了，那么就会有几个信息纪录下来:

• 核心版本: /proc/version
• 系统核心功能: /proc/sys/kernel/

问题来啦，如果我有个新的硬件，偏偏我的操作系统不支持，该怎么办?很简单啊!

• 重新编译核心，并加入最新的硬件驱动程序原始码;
• 将该硬件的驱动程序编译成为模块，在开机时加载该模块

核心模块与相依性

既然要处理核心模块，自然就得要了解核心提供的模块之间的相关性啦! 基本上，核心模 块的放置处是在 /lib/modules/$(uname -r)/kernel 当中，里面主要还分成几个目录:

arch :与硬件平台有关的项目，例如 CPU 的等级等等;
crypto :核心所支持的加密的技术，例如 md5 或者是 des 等等;
drivers :一些硬件的驱动程序，例如显示适配器、网络卡、PCI 相关硬件等等;
fs :核心所支持的 filesystems ，例如 vfat, reiserfs, nfs 等等;
lib :一些函式库;
net :与网络有关的各项协议数据，还有防火墙模块 (net/ipv4/netfilter/*) 等等;
sound :与音效有关的各项模块;

/lib/modules/$(uname -r)/modules.dep 这个文件啦!他记录了在核心支持的模块的各项相依性。

那么这个文件如何建立呢?挺简单!利用 depmod 这个指令就可以达到建立该文件的需求了!

[root@study ~]# depmod [-Ane]
选项与参数:
-A :不加任何参数时， depmod 会主动的去分析目前核心的模块，并且重新写入
    /lib/modules/$(uname -r)/modules.dep 当中。若加入 -A 参数时，则 depmod
    会去搜寻比 modules.dep 内还要新的模块，如果真找到新模块，才会更新。
-n :不写入 modules.dep ，而是将结果输出到屏幕上(standard out);
-e :显示出目前已加载的不可执行的模块名称

范例一:若我做好一个网卡驱动程序，档名为 a.ko，该如何更新核心相依性?
[root@study ~]# cp a.ko /lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/net
[root@study ~]# depmod

kernel 核心模块扩展名一定是 .ko 结尾的，当你使用 depmod 之后， 该程序会跑到模块标准放置目录 /lib/modules/$(uname -r)/kernel ， 并依据相关目录的定义将全部的 模块捉出来分析，最终才将分析的结果写入 modules.dep 文件中.

核心模块的观察

晓不晓得目前核心加载了多少的模块呢?利用 lsmod 即可!

[root@study ~]# lsmod
Module                  Size  Used by
nf_conntrack_ftp       18638  0
nf_conntrack          105702  1 nf_conntrack_ftp
....(中間省略)....
qxl                    73766  1
drm_kms_helper         98226  1 qxl
ttm                    93488  1 qxl
drm                   311588  4 qxl,ttm,drm_kms_helper  # drm 還被 qxl, ttm..等模組使用
....(底下省略)....

使用 lsmod 之后，系统会显示出目前已经存在于核心当中的模块，显示的内容包括有:

• 模块名称(Module);
• 模块的大小(size);
• 此模块是否被其他模块所使用 (Used by)。

也就是说，模块其实真的有相依性喔!举上表为例，nf_conntrack 先被加载后，nf_conntrack_ftp 这个 模块才能够进一步的加载系统中! 这两者间是有相依性的。包括测试机使用的是虚拟机，用到 的显示适配器是 qxl 这个模块，该模块也同时使用了好多额外的附属模块喔! 那么，那个 drm 是 啥鬼?要如何了解呢?就用 modinfo 吧!

[root@study ~]# modinfo [-adln] [module_name|filename]
选项与参数:
-a :仅列出作者名称;
-d :仅列出该 modules 的说明 (description);
-l :仅列出授权 (license);
-n :仅列出该模块的详细路径。

范例一:由上个表格当中，请列出 drm 这个模块的相关信息:
[root@study ~]# modinfo drm
[root@study ~]# modinfo drm
filename:       /lib/modules/3.10.0-229.el7.x86_64/kernel/drivers/gpu/drm/drm.ko
license:        GPL and additional rights
description:    DRM shared core routines
author:         Gareth Hughes, Leif Delgass, José Fonseca, Jon Smirl
rhelversion:    7.1
srcversion:     66683E37FDD905C9FFD7931
depends:        i2c-core
intree:         Y
vermagic:       3.10.0-229.el7.x86_64 SMP mod_unload modversions
signer:         CentOS Linux kernel signing key
sig_key:        A6:2A:0E:1D:6A:6E:48:4E:9B:FD:73:68:AF:34:08:10:48:E5:35:E5
sig_hashalgo:   sha256
parm:           edid_fixup:Minimum number of valid EDID header bytes (0-8, default 6) (int)
.....(底下省略).....
# 可以看到这个模块的来源，以及该模块的简易说明!

范例二:我有一个模块名称为 a.ko ，请问该模块的信息为?
[root@study ~]# modinfo a.ko
....(省略)....

事实上，这个 modinfo 除了可以『查阅在核心内的模块』之外，还可以检查『某个模块文件』， 因 此，如果你想要知道某个文件代表的意义为何，利用 modinfo 加上完整檔名!

核心模块的加载与移除

好了，如果我想要自行手动加载模块，又该如何是好?有很多方法啦，最简单而且建议的，是使用 modprobe 这个指令来加载模块， 这是因为 modprobe 会主动的去搜寻 modules.dep 的内容，先克 服了模块的相依性后， 才决定需要加载的模块有哪些，很方便。至于 insmod 则完全由使用者自行 加载一个完整文件名的模块， 并不会主动的分析模块相依性。

[root@study ~]# insmod [/full/path/module_name] [parameters]

范例一:请尝试载入 cifs.ko 这个『文件系统』模块
[root@study ~]# insmod /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs/fat/fat.ko
[root@study ~]# lsmod | grep fat
fat 65913 0

insmod 立刻就将该模块加载啰~但是 insmod 后面接的模块必须要是完整的『档名』才行!那如何 移除这个模块呢?

[root@study ~]# rmmod [-fw] module_name
选项与参数:
-f :强制将该模块移除掉，不论是否正被使用;

范例一:将刚刚加载的 fat 模块移除!
[root@study ~]# rmmod fat

范例二:请加载 vfat 这个『文件系统』模块
[root@study ~]# insmod /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs/vfat/vfat.ko
insmod: ERROR: could not load module /lib/modules/3.10.0-229.el7.x86_64/kernel/fs/vfat/
vfat.ko: No such file or directory
# 无法加载 vfat 这个模块啊!伤脑筋!

使用 insmod 与 rmmod 的问题就是，你必须要自行找到模块的完整文件名才行，而且如同上述范例 二的结果， 万一模块有相依属性的问题时，你将无法直接加载或移除该模块.所以建议直接使用 modprobe 来处理模块加载的问题，这个指令的用法是:

[root@study ~]# modprobe [-cfr] module_name 
选项与参数:
-c :列出目前系统所有的模块!(更详细的代号对应表)
-f :强制加载该模块;
-r :类似 rmmod ，就是移除某个模块啰~

范例一:加载 vfat 模块
[root@study ~]# modprobe vfat
# 很方便吧!不需要知道完整的模块文件名，这是因为该完整文件名已经记录到
# /lib/modules/`uname -r`/modules.dep 当中的缘故啊!如果要移除的话:
[root@study ~]# modprobe -r vfat

核心模块的额外参数设定:/etc/modprobe.d/*conf

如果有某些特殊的需求导致你必须要让核心模块加上某些参数时，就是要自己建立扩展名为 .conf 的文件，透过 options 来带入核心模块参数啰!