第二十章、启动流程、模块管理与 Loader

核心与核心模块

在整个启动的过程当中，是否能够成功地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档，因此在使用核心之前，就得要将它解压缩后，
才能加载主内存当中。

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！

核心与核心模块位置：

• 核心： /boot/vmlinuz 或 /boot/vmlinuz-version；
• 核心解压缩所需 RAM Disk： /boot/initrd (/boot/initrd-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，默认不安装)

如果该核心被顺利的加载到系统当中了，那么就会有几个资讯纪录下来：

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

如果操作系统不支持新的硬件：

• 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，在启动时加载该模块

如何加载一个已经存在的模块？

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核心模块与相依性

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，例如显卡、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记录了核心支持的模块的各项相依性。

[root@www ~]# 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，才会升级。
-n  ：不写入 modules.dep ，而是将结果输出到萤幕上(standard out)；
-e  ：显示出目前已加载的不可运行的模块名称

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

Linux kernel 2.6.x 版本的核心模块扩展名一定是 .ko 结尾的， 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！ 这个文件很重要喔！因为它会影响到 modprobe 命令的应用！

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核心模块的观察

[root@www ~]# lsmod
Module                  Size  Used by
autofs4                24517  2
hidp                   23105  2
....(中间省略)....
8139too                28737  0
8139cp                 26305  0
mii                     9409  2 8139too,8139cp <==mii 还被 8139cp, 8139too 使用
....(中间省略)....
uhci_hcd               25421  0  <==底下三个是 U盘 相关的模块！
ohci_hcd               23261  0
ehci_hcd               33357  0

使用 lsmod 之后，系统会显示出目前已经存在於核心当中的模块，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)。

模块有相依性！举上表为例， mii 这个模块会被 8139too 所使用。 『当你要加载 8139too 时，需要先加载 mii 这个模块才可以顺利的加载 8139too』。 8139too 是螃蟹卡的驱动程序

[root@www ~]# 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 mii 这个模块的相关资讯：
[root@www ~]# modinfo mii
filename:       /lib/modules/2.6.18-92.el5/kernel/drivers/net/mii.ko
license:        GPL
description:    MII hardware support library
author:         Jeff Garzik <jgarzik@pobox.com>
srcversion:     16DCEDEE4B5629C222C352D
depends:
vermagic:       2.6.18-92.el5 SMP mod_unload 686 REGPARM 4KSTACKS gcc-4.1
# 可以看到这个模块的来源，以及该模块的简易说明！(是硬件支持函式库)

范例二：我有一个模块名称为 a.ko ，请问该模块的资讯为？
[root@www ~]# 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，如果想要知道某个文件代表的意义为何，利用 modinfo 加上完整档名！

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核心模块的加载与移除

modprobe ：加载模块，  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。 insmod 则完全由使用者自行加载一个完整档名的模块，
并不会主动的分析模块相依性！

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

范例一：请尝试加载 cifs.ko 这个『文件系统』模块
[root@www ~]# insmod /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs/cifs/cifs.ko
[root@www ~]# lsmod | grep cifs
cifs                  212789  0

insmod 后面接的模块必须要是完整的『档名』

[root@www ~]# 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；
-w  ：若该模块正被使用，则 rmmod 会等待该模块被使用完毕后，才移除他！

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

范例二：请加载 vfat 这个『文件系统』模块
[root@www ~]# insmod /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs/vfat/vfat.ko
insmod: error inserting '/lib/modules/2.6.18-92.el5/kernel/fs/vfat/vfat.ko':
-1 Unknown symbol in module
# 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档名才行，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！所以近年来我们都建议直接使用 modprobe 来处理模块加载的问题，这个命令的用法是：

[root@www ~]# modprobe [-lcfr] 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)
-l  ：列出目前在 /lib/modules/`uname -r`/kernel 当中的所有模块完整档名；
-f  ：强制加载该模块；
-r  ：类似 rmmod ，就是移除某个模块罗～

范例一：加载 cifs 模块
[root@www ~]# modprobe cifs
# 不需要知道完整的模块档名，这是因为该完整档名已经记录到
# /lib/modules/`uname -r`/modules.dep 当中的缘故！如果要移除的话：
[root@www ~]# modprobe -r cifs

使用 modprobe 真的是要比 insmod 方便很多！因为他是直接去搜寻 modules.dep 的纪录， 可以克服模块的相依性问题，而且还不需要知道该模块的详细路径

例题：

尝试使用 modprobe 加载 vfat 这个模块，并且观察该模块的相关模块是哪个？

答：

我们使用 modprobe 来加载，再以 lsmod 来观察与 grep 撷取关键字看看：

[root@www ~]# modprobe vfat
[root@www ~]# lsmod | grep vfat
vfat                   15809  0
fat                    51165  1 vfat <==原来就是 fat 这个模块啊！

[root@www ~]# modprobe -r vfat <==测试完移除此模块

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核心模块的额外参数配置：
/etc/modprobe.conf

我们假设一个案例好了，假设我的网络卡 eth0 是使用 ne ，
但是 eth1 同样也使用 ne ，为了避免同一个模块会导致网络卡的错乱，
因此，我可以先找到 eth0 与 eth1 的 I/O 与 IRQ ，假设：

• eth0 ： I/O (0x300) 且 IRQ=5
• eth1 ： I/O (0x320) 且 IRQ=7

则：

[root@www ~]# vi /etc/modprobe.conf
alias eth0 ne
alias eth1 ne
options eth0 io=0x300 irq=5
options eth1 io=0x320 irq=7

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