19.2 核心與核心模塊 · 鳥哥的 Linux 私房菜：基礎學習篇第四版

## 19.2 核心與核心模塊談完了整個開機的流程，您應該會知道，在整個開機的過程當中，是否能夠成功的驅動我們主機的硬件配備，是核心（kernel）的工作！而核心一般都是壓縮文件，因此在使用核心之前，就得要將他解壓縮后，才能載入內存當中。另外，為了應付日新月異的硬件，目前的核心都是具有“可讀取模塊化驅動程序”的功能，亦即是所謂的“ modules （模塊化）”的功能啦！所謂的模塊化可以將他想成是一個“外掛程序”，該外掛程序可能由硬件開發廠商提供，也有可能我們的核心本來就支持～不過，較新的硬件，通常都需要硬件開發商提供驅動程序模塊啦！那么核心與核心模塊放在哪？ * 核心： /boot/vmlinuz 或 /boot/vmlinuz-version； * 核心解壓縮所需 RAM Disk： /boot/initramfs （/boot/initramfs-version）； * 核心模塊： /lib/modules/version/kernel 或 /lib/modules/$（uname -r）/kernel； * 核心源代碼： /usr/src/linux 或 /usr/src/kernels/ （要安裝才會有，默認不安裝）如果該核心被順利的載入系統當中了，那么就會有幾個信息紀錄下來： * 核心版本： /proc/version * 系統核心功能： /proc/sys/kernel/ 問題來啦，如果我有個新的硬件，偏偏我的操作系統不支持，該怎么辦？很簡單啊！ * 重新編譯核心，并加入最新的硬件驅動程序源代碼； * 將該硬件的驅動程序編譯成為模塊，在開機時載入該模塊上面第一點還很好理解，反正就是重新編譯核心就是了。不過，核心編譯很不容易啊！我們會在后續章節約略介紹核心編譯的整個程序。比較有趣的則是將該硬件的驅動程序編譯成為模塊啦！關于編譯的方法，可以參考后續的[第二十一章、源代碼與 tarball](../Text/index.html)的介紹。我們這個章節僅是說明一下，如果想要載入一個已經存在的模塊時，該如何是好？ ### 19.2.1 核心模塊與相依性既然要處理核心模塊，自然就得要了解了解我們核心提供的模塊之間的相關性啦！基本上，核心模塊的放置處是在 /lib/modules/$（uname -r）/kernel 當中，里面主要還分成幾個目錄： ``` arch ：與硬件平臺有關的項目，例如 CPU 的等級等等； crypto ：核心所支持的加密的技術，例如 md5 或者是 des 等等； drivers ：一些硬件的驅動程序，例如顯卡、網卡、PCI 相關硬件等等； fs ：核心所支持的 filesystems ，例如 vfat, reiserfs, nfs 等等； lib ：一些函數庫； net ：與網絡有關的各項協定數據，還有防火墻模塊（net/ipv4/netfilter/*）等等； sound ：與音效有關的各項模塊； ``` 如果要我們一個一個的去檢查這些模塊的主要信息，然后定義出他們的相依性，我們可能會瘋掉吧！所以說，我們的 Linux 當然會提供一些模塊相依性的解決方案啰～對啦！那就是檢查 /lib/modules/$（uname -r）/modules.dep 這個文件啦！他記錄了在核心支持的模塊的各項相依性。那么這個文件如何創建呢？挺簡單！利用 depmod 這個指令就可以達到創建該文件的需求了！ ``` [root@study ~]# depmod [-Ane] 選項與參數： -A ：不加任何參數時， depmod 會主動的去分析目前核心的模塊，并且重新寫入 /lib/modules/$（uname -r）/modules.dep 當中。若加入 -A 參數時，則 depmod 會去搜尋比 modules.dep 內還要新的模塊，如果真找到新模塊，才會更新。 -n ：不寫入 modules.dep ，而是將結果輸出到屏幕上（standard out）； -e ：顯示出目前已載入的不可執行的模塊名稱范例一：若我做好一個網卡驅動程序，文件名為 a.ko，該如何更新核心相依性？ [root@study ~]# cp a.ko /lib/modules/$（uname -r）/kernel/drivers/net [root@study ~]# depmod ``` 以上面的范例一為例，我們的 kernel 核心模塊擴展名一定是 .ko 結尾的，當你使用 depmod 之后，該程序會跑到模塊標準放置目錄 /lib/modules/$（uname -r）/kernel ，并依據相關目錄的定義將全部的模塊捉出來分析，最終才將分析的結果寫入 modules.dep 文件中的吶！這個文件很重要喔！因為他會影響到本章稍后會介紹的 [modprobe](../Text/index.html#modprobe) 指令的應用！ ### 19.2.2 核心模塊的觀察那你到底曉不曉得目前核心載入了多少的模塊呢？粉簡單啦！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..等模塊使用 ....（下面省略）.... ``` 使用 lsmod 之后，系統會顯示出目前已經存在于核心當中的模塊，顯示的內容包括有： * 模塊名稱（Module）； * 模塊的大小（size）； * 此模塊是否被其他模塊所使用（Used by）。也就是說，模塊其實真的有相依性喔！舉上表為例，nf_conntrack 先被載入后，nf_conntrack_ftp這個模塊才能夠進一步的載入系統中！這兩者間是有相依性的。包括鳥哥測試機使用的是虛擬機，用到的顯卡是 qxl 這個模塊，該模塊也同時使用了好多額外的附屬模塊喔！那么，那個 drm 是啥鬼？要如何了解呢？就用 modinfo 吧！ ``` [root@study ~]# modinfo [-adln] [module_name|filename] 選項與參數： -a ：僅列出作者名稱； -d ：僅列出該 modules 的說明（description）； -l ：僅列出授權（license）； -n ：僅列出該模塊的詳細路徑。范例一：由上個表格當中，請列出 drm 這個模塊的相關信息： [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） .....（下面省略）..... # 可以看到這個模塊的來源，以及該模塊的簡易說明！范例二：我有一個模塊名稱為 a.ko ，請問該模塊的信息為？ [root@study ~]# modinfo a.ko ....（省略）.... ``` 事實上，這個 modinfo 除了可以“查閱在核心內的模塊”之外，還可以檢查“某個模塊文件”，因此，如果你想要知道某個文件代表的意義為何，利用 modinfo 加上完整文件名吧！看看就曉得是啥玩意兒啰！ ^_^ ### 19.2.3 核心模塊的載入與移除好了，如果我想要自行手動載入模塊，又該如何是好？有很多方法啦，最簡單而且建議的，是使用 modprobe 這個指令來載入模塊，這是因為 modprobe 會主動的去搜尋 modules.dep 的內容，先克服了模塊的相依性后，才決定需要載入的模塊有哪些，很方便。至于 insmod 則完全由使用者自行載入一個完整文件名的模塊，并不會主動的分析模塊相依性啊！ ``` [root@study ~]# insmod [/full/path/module_name] [parameters] 范例一：請嘗試載入 cifs.ko 這個“文件系統”模塊 [root@study ~]# insmod /lib/modules/$（uname -r）/kernel/fs/fat/fat.ko [root@study ~]# lsmod | grep fat fat 65913 0 ``` insmod 立刻就將該模塊載入啰～但是 insmod 后面接的模塊必須要是完整的“文件名”才行！那如何移除這個模塊呢？ ``` [root@study ~]# rmmod [-fw] module_name 選項與參數： -f ：強制將該模塊移除掉，不論是否正被使用；范例一：將剛剛載入的 fat 模塊移除！ [root@study ~]# rmmod fat 范例二：請載入 vfat 這個“文件系統”模塊 [root@study ~]# insmod /lib/modules/$（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 # 無法載入 vfat 這個模塊啊！傷腦筋！ ``` 使用 insmod 與 rmmod 的問題就是，你必須要自行找到模塊的完整文件名才行，而且如同上述范例二的結果，萬一模塊有相依屬性的問題時，你將無法直接載入或移除該模塊呢！所以近年來我們都建議直接使用 modprobe 來處理模塊載入的問題，這個指令的用法是： ``` [root@study ~]# modprobe [-cfr] module_name 選項與參數： -c ：列出目前系統所有的模塊！（更詳細的代號對應表） -f ：強制載入該模塊； -r ：類似 rmmod ，就是移除某個模塊啰～范例一：載入 vfat 模塊 [root@study ~]# modprobe vfat # 很方便吧！不需要知道完整的模塊文件名，這是因為該完整文件名已經記錄到 # /lib/modules/`uname -r`/modules.dep 當中的緣故啊！如果要移除的話： [root@study ~]# modprobe -r vfat ``` 使用 modprobe 真的是要比 insmod 方便很多！因為他是直接去搜尋 modules.dep 的紀錄，所以啰，當然可以克服模塊的相依性問題，而且還不需要知道該模塊的詳細路徑呢！好方便！ ^_^ 例題：嘗試使用 modprobe 載入 cifs 這個模塊，并且觀察該模塊的相關模塊是哪個？答：我們使用 modprobe 來載入，再以 lsmod 來觀察與 grep 擷取關鍵字看看： ``` [root@study ~]# modprobe cifs [root@study ~]# lsmod | grep cifs cifs 456500 0 dns_resolver 13140 1 cifs <==竟然還有使用到 dns_resolver 哩！ [root@study ~]# modprobe -r cifs <==測試完移除此模塊 ``` ### 19.2.4 核心模塊的額外參數設置：/etc/modprobe.d/*conf 如果有某些特殊的需求導致你必須要讓核心模塊加上某些參數時，請回到[19.1.7](../Text/index.html#startup_other)小節瞧一瞧！應該會有啟發喔！重點就是要自己創建擴展名為 .conf 的文件，通過 options 來帶入核心模塊參數啰！