Linux核心動態載入模組

Linux核心動態載入模組

 

 

一、安裝核心模組:

一般步驟：

(1) 在/usr/src/linux/下運行makemenuconfig把需要編譯成模組的項打上(M)，儲存並退出。

(2) 運行make modules，這一步將在/usr/src/linux/下產生*.o或*.ko檔案。

(3) 運行make modeules_install來安裝,這步會把產生的.o或ko檔案拷貝到/lib/modules/`uname-r`/下。

如果你只要編譯某一個或幾個模組，就可以用下面這個快速的方法：

(1) 找到編譯核心所需要的.config檔案。 
在/usr/src/linux/arch目錄下有若干編譯核心所用的配置。選擇我們想要的配置，將它複製到/usr/src/linux目錄下，改名為.config。 
cp /usr/src/linux/arch/x86/xxconfig /usr/src/linux/.config

(2) 修改.config檔案，去掉不用的模組，加上自己想要的模組。 
開啟.config，有許多XXXX=m的項，這些都是要被編譯為模組的項，因為我們不希望編譯這些模組，所以要把XXXX=m的項統統去掉。然後再加上我們想要的模組，例如將# CONFIG_NTFS_FS is not set 改為CONFIG_NTFS_FS=m當然，可以用你熟悉各種工具來做這件事。

(3) 編譯NTFS模組。 
在/usr/src/linux目錄下運行命令make modules來編譯我們想要的模組。

(4) 安裝模組。 
編譯後得到的.o檔案在/usr/src/linux/目錄下，手動將它複製到正確的目錄下。 
　　例如cp/usr/src/linux/fs/ntfs/ntfs.o /lib/modules/2.2.16-22/fs/
 注意：千萬不能運行命令make modules_install，否則將帶來嚴重的後果，它會刪除你系統中的所有模組，只安裝剛剛編譯的模組（ntfs.o）。

二：安裝完成以後，我們就可以載入模組了：

和linux中載入模組有關的幾個命令分別如下：
depmod， modprobe， lsmod

先來看看depmod命令：

depmod是一個用來產生modules.dep和map檔案的程式。在modules.dep檔案中空白行和以'#'開頭的行將被忽略.depmod通過讀取/lib /modules/version目錄下的每一個模組來建立一個記錄模組相依性的列表。這個列表就是/lib/modules/version目錄下的 modules.dep。depmod也會在/lib/modules/version目錄下建立許多map檔案,例如modules.dep,modules.isapnpmap,modules.pcimap,modules.alias這些檔案將會被hotplug
用到。

OPTIONS:
-a --all Probe all modules. This option is enabled by default if no
            file namesare given in the command-line.
檢查所有的模組，這個命令是預設的如果你沒有指定模組名字的話。

-A --quick This option scans to see if any modules are newerthan the
                modules.dep file before any work is done%3

再來看看modprobe命令：

modprobe 命令是根據depmod -a的輸出/lib/modules/version/modules.dep來載入全部的所需要模組。可以通過modprobe -l來顯示可以當前可以載入的模組。modprobe 在掛載模組是不用指定模組檔案的路徑，也不用帶檔案的尾碼.o 或.ko， 而insmod 需要的是模組的所在目錄的絕對路徑，並且一定要帶有模組檔案名稱尾碼的(modulefile.o 或modulesfile.ko ）。 insmod比較重要的用途是用來測試模組的正確性，載入一般都是依靠modprobe。

用法：modprobe xxx.ko        #載入某個模組
modprobe -r xxx.ko     #卸載某個模組

lsmod:

lsmod 顯示當前載入的所有模組，相當於cat /proc/modules,假設你沒有設定開機載入某個模組，比如ntfs，那麼開機後執行lsmod，列表裡不會有ntfs這個模組的，這時你再執行 mount -t ntfs xxx後，執行lsmod後列表裡就會有ntfs這個模組了。
還要注意的是lsmod顯示的是模組名，而不是別名(alias)。

二：安裝完成以後，我們就可以載入模組了：

和linux中載入模組有關的幾個命令分別如下：
depmod， modprobe， lsmod

先來看看depmod命令：

depmod是一個用來產生modules.dep和map檔案的程式。在modules.dep檔案中空白行和以'#'開頭的行將被忽略.depmod通過讀取/lib /modules/version目錄下的每一個模組來建立一個記錄模組相依性的列表。這個列表就是/lib/modules/version目錄下的 modules.dep。depmod也會在/lib/modules/version目錄下建立許多map檔案,例如modules.dep,modules.isapnpmap,modules.pcimap,modules.alias這些檔案將會被hotplug
用到。

OPTIONS:
-a --all Probe all modules. This option is enabled by default if no
            file namesare given in the command-line.
檢查所有的模組，這個命令是預設的如果你沒有指定模組名字的話。

-A --quick This option scans to see if any modules are newerthan the
                modules.dep file before any work is done%3

再來看看modprobe命令：

modprobe 命令是根據depmod -a的輸出/lib/modules/version/modules.dep來載入全部的所需要模組。可以通過modprobe -l來顯示可以當前可以載入的模組。modprobe 在掛載模組是不用指定模組檔案的路徑，也不用帶檔案的尾碼.o 或.ko， 而insmod 需要的是模組的所在目錄的絕對路徑，並且一定要帶有模組檔案名稱尾碼的(modulefile.o 或modulesfile.ko ）。 insmod比較重要的用途是用來測試模組的正確性，載入一般都是依靠modprobe。

用法：modprobe xxx.ko        #載入某個模組
modprobe -r xxx.ko     #卸載某個模組

lsmod:

lsmod 顯示當前載入的所有模組，相當於cat /proc/modules,假設你沒有設定開機載入某個模組，比如ntfs，那麼開機後執行lsmod，列表裡不會有ntfs這個模組的，這時你再執行 mount -t ntfs xxx後，執行lsmod後列表裡就會有ntfs這個模組了。
還要注意的是lsmod顯示的是模組名，而不是別名(alias)。

三、在核心中有一個“Automatic kernelmodule loading"功能被編譯到了核心中。當使用者嘗試開啟某類型的檔案時，核心會根據需要嘗試載入相應的模組。我們來看看驅動程式自動載入是怎麼實現的：

      每一個裝置都有Verdon ID, DeviceID, SubVendor ID等資訊。而每一個裝置驅動程式，必須說明自己能夠為哪些Verdon ID,Deviece

  ID, SubVendor ID的裝置提供服務。以PCI裝置為例，它是通過一個pci_device_id的資料結構來實現這個功能的。例如：RTL8139的pci_device_id定義為：

static struct pci_device_idrtl8139_pci_tbl[] = {

      {0x10ec,0x8139, PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, RTL8139 },

      {0x10ec,0x8138, PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, RTL8139 },

      ......

｝

在模組安裝的時候，depmod會根據模組中的rtl8139_pci_tbl的資訊，產生下面的資訊，儲存到/lib/modules/uname-r/modules.alias檔案中，其內容如下：

alias pci:v000010ECd00008138sv*sd*bc*sc*i*8139too

aliaspci:v000010ECd00008139sv*sd*bc*sc*i* 8139too

......

另外在/lib/modules/uname-r/modules.dep檔案中還儲存這模組之間的依賴關係，其內容如下：

(這裡省去了路徑資訊。)

8139too.ko:mii.ko

在核心啟動過程中，匯流排驅動程式會會匯流排協議進行匯流排枚舉(匯流排驅動程式總是整合在核心之中，不能夠按模組方式載入，你可以通過make menuconfig進入Bus 
options，這裡面的各種匯流排，你只能夠選擇Y或N，而不能選擇M.)，並且為每一個裝置建立一個裝置對象。每一個匯流排對象有一個kset對象，每一
個裝置對象嵌入了一個kobject對象，kobject串連在kset對象上，這樣匯流排和匯流排之間，匯流排和裝置裝置之間就組織成一顆樹狀結構。當匯流排驅
動程式為掃描到的裝置建立裝置對象時，會初始化kobject對象，並把它串連到裝置樹中，同時會調用kobject_uevent()把這個(添加新設
備的)事件，以及相關資訊(包括裝置的VendorID,DeviceID等資訊。)通過netlink發送到使用者態中。在使用者態的udevd檢測到這個
事件，就可以根據這些資訊，開啟/lib/modules/uname-r
/modules.alias檔案，根據 
alias pci:v000010ECd00008138sv*sd*bc*sc*i* 8139too
得知這個新掃描到的裝置驅動模組為8139too。於是modprobe就知道要載入8139too這個模組了，同時modprobe根據
modules.dep檔案發現，8139too依賴於mii.ko，如果mii.ko沒有載入，modprobe就先載入mii.ko，接著再載入
8139too.ko。實驗
在你的shell中，運行：
# ps aux | grep udevd
# kill -9 25063 然後跟蹤udevd，在shell中運行： 
# strace -f /sbin/udevd --daemon
這時，我們看到udevd的輸出如下： 
......
close(8)                               = 0
munmap(0xb7f8c000, 4096)               = 0
select(7, [3 4 5 6], NULL, NULL, NULL我們發現udevd在這裡被阻塞在select()函數中。 
select函數原型如下： 
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds,struct timeval *timeout);
第一個參數：nfds表示最大的檔案描述符號，這裡為7(明明是6 ?)。
第二個參數：readfds為讀檔案描述符集合，這裡為3,4,5,6.
第三個參數：writefds為寫檔案描述符集合，這裡為NULL。
第四個參數：exceptfds為異常檔案描述符集合，這裡為NULL。
第五個參數：timeout指定逾時時間，這裡為NULL。select函數的作用是：如果readfds中的任何一個檔案有資料可讀，或者witefds中的任何一個檔案可以寫入，或者exceptfds中的任
何一個檔案出現異常時，就返回。否則阻塞當前進程，直到上訴條件滿足，或者因阻塞時間超過了timeout指定的時間，當前進程被喚醒，select返
回。 所以，在這裡udevd等待3,4,5,6這幾個檔案有資料可讀，才會被喚醒。現在，到shell中運行： 
# ps aux | grep udevd
root     27615  ...... strace -o /tmp/udevd.debug -f/sbin/udevd --daemon
root     27617  ...... /sbin/udevd --daemon
udevd的進程id為27617，現在我們來看看select等待的幾個檔案： 
# cd /proc/27615/fd
# ls -l
udevd的標準輸入，標準輸出，標準錯誤全部為/dev/null.
0 -> /dev/null
1 -> /dev/null
2 -> /dev/null
udevd在下面這幾個檔案上等待。
3 -> /inotify
4 -> socket:[331468]
5 -> socket:[331469]
6 -> pipe:[331470]
7 -> pipe:[331470]由於不方便在運行中插入一塊8139的網卡，因此現在我們以一個隨身碟來做實驗，當你插入一個隨身碟後，你將會看到strace的輸出，從它的輸出可以看到
udevd在select返回後，調用了modprobe載入驅動模組，並調用了sys_mknod，在dev目錄下建立了相應的節點。 
execve("/sbin/modprobe", ["/sbin/modprobe", "-Q","usb:v05ACp1301d0100dc00dsc00dp00"...]
......
mknod("/dev/sdb", S_IFBLK|0660, makedev(8, 16)) = 0
......這裡modprobe的參數"usb:v05AC..."對應modules.alias中的某個模組。 
可以通過udevmonitor來查看核心通過netlink發送給udevd的訊息，在shell中運行： 
# udevmonitor --env 
然後再插入隨身碟，就會看到相關的發送給udevd的訊息。

五、核心模組開機自動掛載：

對於開機自動掛載模組，在RedHat系統裡，網上說在核心啟動的過程中，init執行/etc/rc.d/rc.sysinit後，啟動核心外掛模組 時會讀取/etc/modprobe.conf這個檔案。在2.4的核心中， 只要直接修改/etc/modprobe.conf加入install xxx即可。2.6核心則需修改/etc/rc.d/rc.sysinit檔案。

具體的過程可以看：http://www.linuxidc.com/Linux/2010-01/23939.htm

而在SUSE裡，可以在root許可權編輯/etc/sysconfig/kernel檔案，添加需要啟動的模組