Linux kernel模块管理相关详解

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Linux 内核模块化设计

1. Linux 内核设计：单内核、模块化 (动态装载和卸载)

(1) Linux：单内核设计，但充分借鉴了微内核体系的设计的优点；为内核引入了模块化机制；
(2) 内核的组成部分：
kernel：内核核心，一般为 bzImage 格式，通常位于 /boot 目录，名称为 vmlinuz-VERSION-release；
当系统启动之后该文件就不在使用，因为已经加载到内存，放置 /boot 下方便管理
kernel object：内核模块，一般放置于 /lib/modules/VERSION-release/
内核模块与内核核心版本一定要严格匹配；

2. 内核模块：编译选择模式

[]：N，不编译此部分
[M]：Module，以模块化编译，可以临时装载，占用磁盘空间，不占用内核空间
[*]：Y，编译进内核核心，可以直接调用

3.ramdisk：辅助性文件，并非必须，取决于内核是否能直接驱动 rootfs 所在的设备

ramdisk：一个简装版的根文件系统，可提供的驱动如下：
目标设备驱动，例如 SCSI 设备的驱动；
逻辑设备驱动，例如 LVM 设备的驱动；
文件系统，例如 xfs 文件系统；

内核模块信息获取和管理命令

1.ldd：打印二进制应用程序所依赖的库文件 -print shared library dependencies

格式：ldd [OPTION]… FILE…
显示：
1) 所依赖库文件名称 => 所依赖库文件路径 (对应内存载入符号链接映射指向)
2) 整个系统调用库的入口

linux-vdso.so.1 => (0x00007fff293fe000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f0228073000)

Linux kernel 模块管理相关详解

2.uname：内核信息获取 -print system information

格式：uname [OPTION]…
uname -a：显示内核所有信息
uname -v：内核的编译版本号
uname -r：内核的 release 发行号
uname -n：主机名
Linux kernel 模块管理相关详解

3.lsmod：列出内核模块

显示的内核来自于 /proc/modules
模块名，大小，被引用的次数、被什么引用
Linux kernel 模块管理相关详解

4.modinfo 命令：显示指定的模块的详细信息

格式：modinfo [-F field] [-k kernel] [modulename|filename…]
-k kernel：多内核并存时若要查询另外一个 kernel 上的模块信息
-F field：仅显示指定字段的信息；
-n：显示文件路径；
通过读取 /lib/modules/#######/* 文件的原数据来显示相关信息
Linux kernel 模块管理相关详解
显示内容：文件名、协议、描述、作者、别名、适用于 RHEL 版本号、依赖的模块、签名单位、签名、加密算法

5.modprobe：实现模块的装载和卸载，同时会挂载依赖的模块

格式：modprobe [-r] module_name
模块的动态装载：modprobe module_name
动态卸载：modprobe -r module_name
注意：默认被装载的模块不要随意卸载
Linux kernel 模块管理相关详解

6.depmod：- Generate modules.dep and map files

内核模块依赖关系文件和系统信息映射文件的生成工具；

7.insmod、rmmod：模块的装载和卸载，不能自动解决模块依赖关系

insmod [filename] [module options…]
filename：模块文件的文件路径；
rmmod [module_name]

ramdisk 文件的管理

1.mkinitrd(CentOS 5)：为当前使用中的内核重新制作 ramdisk 文件

# mkinitrd [OPTION…] []
–with=：除了默认的模块之外需要装载至 initramfs 中的模块；
–preload=：initramfs 所提供的模块需要预先装载的模块；
示例：~]# mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

2.dracut(CentOS 6/7 , 兼容 5)：– low-level tool for generating an initramfs image

# dracut [OPTION…] [[]]
示例：~]# dracut /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

内核信息输出伪文件系统

1./proc：内核状态和统计信息的输出接口；还提供一个配置接口，/proc/sys

(1) 参数：
只读：信息输出；例如 /proc/#/*, 进程相关信息
Linux kernel 模块管理相关详解
可写：可接受用户指定一个“新值”来实现对内核某功能或特性的配置；/proc/sys/
格式：/proc/sys: net/ipv4/ip_forward 相当于 net.ipv4.ip_forward

(2) 修改参数方式
1) sysctl 命令
专用于查看或设定 /proc/sys 目录下参数的值；sysctl [options] [variable[=value]]
查看：# sysctl -a；# sysctl variable
修改其值：# sysctl -w variable=value
2) 文件系统命令（cat, echo)
查看：# cat /proc/sys/PATH/TO/SOME_KERNEL_FILE
设定：# echo “VALUE” > /proc/sys/PATH/TO/SOME_KERNEL_FILE
3) 配置文件：/etc/sysctl.conf, /etc/sysctl.d/*.conf
立即生效的方式：sysctl -p [/PATH/TO/CONFIG_FILE]

(3) 重要的内核参数
net.ipv4.ip_forward：核心转发；
vm.drop_caches：
kernel.hostname：主机名；
net.ipv4.icmp_echo_ignore_all：忽略所有 ping 操作；

2./sys 目录：Kernel 2.6 版本后引入

sys 文件系统：输出内核识别出的各硬件设备的相关属性信息，也有内核对硬件特性的可设置参数；
对此些参数的修改，即可定制硬件设备工作特性；
Linux kernel 模块管理相关详解
udev：通过读取 /sys 目录下的硬件设备信息按需为各硬件设备创建设备文件；
udev 是用户空间程序；专用工具：devadmin, hotplug；
udev 为设备创建设备文件时，会读取其事先定义好的规则文件
一般在 /etc/udev/rules.d/ 目录下，以及 /usr/lib/udev/rules.d/ 目录下；