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

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

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

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

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

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

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；

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；