linux核心動態載入模組

發表於2015-08-23

一、安裝核心模組:

一般步驟:

(1) 在/usr/src/linux/下執行make menuconfig把需要編譯成模組的項打上(M),儲存並退出。

(2) 執行make modules,這一步將在/usr/src/linux/下生成*.o或*.ko檔案。

(3) 執行make modeules_install來安裝,這步會把生成的.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目錄下執行命令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:千萬不能執行命令make modules_install,否則將帶來嚴重的後果,它會刪除你係統中的所有模組,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 names are 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 newer than 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,也不用帶檔案的字尾.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名字尾的(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 #解除安裝某個模組

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 kernel module loading”功能被編譯到了核心中。當使用者嘗試開啟某型別的檔案時,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, Device ID, 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_id rtl8139_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,生成下面的資訊,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

alias pci: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列舉(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物件。每一個匯流排物件有一個kset物件,每一 個裝置物件嵌入了一個kobject物件,kobject連線在kset物件上,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物件時,會初始化kobject物件,並把它連線到裝置樹中,同時會呼叫kobject_uevent()把這個(新增新設 備的)事件,以及相關資訊(包括裝置的VendorID,DeviceID等資訊。)通過netlink傳送到使用者態中。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。
試驗

在你的shell中,執行:
# ps aux | grep udevd
# kill -9 25063 然後跟蹤udevd,在shell中執行:
# 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()函式中。 select函式原型如下: int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

第一個引數:nfds表示最大的檔案描述符號,這裡為7(明明是6 ?)。
第二個引數:readfds為讀檔案描述符集合,這裡為3,4,5,6.
第三個引數:writefds為寫檔案描述符集合,這裡為NULL。
第四個引數:exceptfds為異常檔案描述符集合,這裡為NULL。
第五個引數:timeout指定超時時間,這裡為NULL。

select函式的作用是: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。否則阻塞當前程式,直到上訴條件滿足,或者因阻塞時間超過了timeout指定的時間,當前程式被喚醒,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中執行: # ps aux | grep udevd

root 27615 …… strace -o /tmp/udevd.debug -f /sbin/udevd –daemon

root 27617 …… /sbin/udevd –daemon

udevd的程式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]

由於不方便在執行中插入一塊8139的網路卡,因此現在我們以一個U盤來做試驗,當你插入一個U盤後,你將會看到strace的輸出,從它的輸出可以看到 udevd在select返回後,呼叫了modprobe載入驅動模組,並呼叫了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的引數”usb:v05AC…”對應modules.alias中的某個模組。 可以通過udevmonitor來檢視核心通過netlink傳送給udevd的訊息,在shell中執行: # udevmonitor –env

然後再插入U盤,就會看到相關的傳送給udevd的訊息。

四、核心模組載入的配置:

有時候需要一次性載入許多模組,需要在一個地方統一配置modprobe的選項等,有一個比較重要的檔案:/etc/modprobe.conf,在opensuse中,和它有關的還有modprobe.d/資料夾下的許多檔案和modprobe.conf.local檔案,在 /etc/modprobe.conf裡會include其它所說的檔案,一般建議在modprobe.conf.local中修改自己的配置。 /etc/modprobe.conf其實就是用於 寫入模組的載入命令或模組的別名的定義等。man modprobe.conf:

alias my-mod really_long_modulename為模組定義一個便於使用的別名

options modulename option…在載入模組時新增選項

install modulename command…使用自己定義的命令去載入指定的模組,如install fred /sbin/modprobe barney; /sbin/modprobe
–ignore-install fred” 每次載入fred模組的時候用的是 “/sbin/modprobe barney; /sbin/modprobe
–ignore-install fred”命令

remove modulename command…用自己定義的命令刪除指定的模組。

include filename 引入其它檔案

blacklist modulename 不再載入某個模組

 

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://blog.csdn.net /ioriqqe/archive/2009/11/05/4772033.aspx

而在suse裡,可以在root許可權編輯/etc/sysconfig/kernel檔案,新增需要啟動的模組。

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