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Linux 内核模块

Linux是单内核设计，但借鉴了微内核设计的优点；为内核引入了模块化机制

Linux kernel map

内核的组成部分​

  • kernel：内核核心一般为bzimage，通常位于/boot/vmlinuz-VERSION-release
  • kernel object: 内核对象，即内核模块，一般放置于/lib/modules/VERSION-release/

注意：内核模块与内核核心版本一定要严格匹配

编译时模块选择​

  • [X]: Y, 编译进内核

  • 内核：动态装载或卸载

ramdisk​

辅助性文件，并非必须，这取决于内核是否能直接驱动rootfs所在的设备

  • 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

  • ramdisk是简装版的根文件系统（内存中的根文件系统）

  • 数据不能永久保存，所以需要根文件系统切换chroot /

内核文件: /boot/vmlinuz-VERSION-release

内核信息查看名利个uname选项​

-a: 所有信息
-r: 内核的发布版本
-n: hostname 等同于hostname命令
-s: kernel-name
-v: kernel-version，编译版本号
-m: machine
-p: processor

模块信息获取​

列出内核已加载的模块​

# lsmod

Module|Size|Used(引用次数)|by(被什么模块所引用)

显示的内核来自于# cat /proc/modules

modinfo 单个模块信息命令(不管是否安装)​

显示当前release内核信息 读取/lib/modules/$(uname -r)/*元数据获取显示 修改modules.alias源码，生成modules.alias.bin二进制文件

# modinfo ext4
# modinfo btrfs
# lsmod | grep btrfs

-k kernel 显示指定内核的模块信息(多个内核版本时)
-F field ：仅显示指定的字段信息；{filename|depends}
-a, --author
-d, --description
-l, --license
-p, --parameters
-n, --filename
# ls /lib/modules/3.10.xxx.x86_64/
module.alias 原文件(修改代码文件)
module.alias.bin 二进制编码(原文件编译成二进制文件)
# modinfo -F filename btrfs
  /lib/modules/3.10.0-229.el7.x86_64/kernel/fs/btrfs/btrfs.ko
# modinfo -F depends btrfs
  raid6_qp.xor,zlib_deflate

模块管理​

modprobe命令:模块的动态装载或卸载

modprobe 动态装载模块​

# modprobe module_name

modprobe 卸载模块​

# modprobe -r module_name

注意：正在使用的模块不能卸载

depmod命令：生成依赖关系​

内核模块依赖关系文件的生成工具

模块的装载和卸载：insmod命令​

# insmod [filename] [module options...]

  • filename:模块文件的文件路径
  • 有依赖关系是不能装载
# lsmod btrfs
# lsmod | grep libcrc32c
# insmod $(modinfo -n libcrc32c)
# insmod $(modinfo -n zlib_deflate)
# insmod $(modinfo -n lzo_compress)
# insmod $(modinfo -n lzo_decompress)
# lsmod | grep libcrc32c
# insmod $(modinfo -n btrfs)
# lsmod | grep btrfs

rmmod命令：移除模块​

# rmmod [module_name,模块名称]

ramdisk文件的管理​

mkinitrd命令(CentOS 5,6,7)​

为当前使用的内核重新制作initramfs文件 mkinitrd [OPTIONS...][<initrd-image>] <kernel-release>

--with=<module> 除了默认的模块之外装载至initramfs中的模块
--preload=<module> initramfs所提供的模块需要预先装载的模块

创建initrd文件

5/6/7 CentOS
# mv /boot/initramfs-$(uname -r).img /tmp/
# mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

dracut命令(CentOS 6,7)​

dracut [OPTION]... <image> <kernel-version>

# dracut /boot/inintramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

内核信息输出的伪文件系统​

  • /proc：内核状态和统计信息的输出接口；同时，还提供了配置接口，/proc/sys;

    • 参数：
      • 只读：信息输出；例如/proc/#/*(某进程的相关信息)
      • 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（仅管理员有权限）

  • /proc/sys

    • net/ipv4/ip_forward 相当于 net.ipv4.ip_forward

修改方式​

  1. sysctl命令：专用于查看或设定/proc/sys目录下的参数的值

查看

# sysctl -a
# sysctl variable
# cat /proc/sys/PATH/TO/SOME_KERNEL_FILE

设置/修改其值

# sysctl -w variable=value
# sysctl -a 可配置的所有选项
# sysctl net.ipv4.ip_forward
# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1

# sysctl -w kernel.hostname=www.ligyima.com
# uname -n
# cat /proc/sys/kernel/hostname
  1. 文件系统命令（cat,echo)

查看: # cat /proc/sys/PATH/TO/TO/SOME_KERNEL_FILE

修改：# echo "VALUE" > /proc/sys/PATH/TO/SOME_KERNEL_FILE

注意：上述两种方式设定仅当前运行内核有效；重启之后无效

  1. 修改配置文件
/etc/sysct.conf
/etc/sysct.d/*.conf

  • 参数重启系统之后有效

  • 重读配置文件，当前运行内核有效

  • 永久生效：

# vim /etc/sysctl.conf
  net.ipv4.ip_forward=1

# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward`

立即生效(-p 读取配置文件)

默认读取/etc/sysctl.conf
# sysctl -p [/PATH/TO/CONFIG_FILE]

内核参数​

net.ipv4.ip_forward：核心转发功能​

从一个网络主机的报文经过主机转发到另一个网络的主机

主机转发功能

vm.drop_caches: 0 1 2​

# free -m
# echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches   buffer
0：表示不丢，1：丢掉
# echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches    cahe
  • vm.drop_caches 0 | 1 | 2
  • 回收buffer/cache
  • 即使清空了，内核为了加快速度运行也会在buffer/cache 有些不能清空

kernel.hostname 主机名配置​

net.ipv4.icmp_echo_ignore_all:忽略所有ping操作（禁别人ping本机）​

0：能ping通 1: 不能ping

/sys目录​

sysfs：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，以此写参数的修改，即可定制硬件设备工作特性​

  • /sys目录2.6版本引入的

  • Linux社区研发峰会的文档

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；​

  • udevl是用户空间程序；专用工具; devadmin,hotplug

  • udev为设备创建设备文件时，会读取其实现定义好的规则文件，

    • /etc/udev/rules.d/目录下 CentOS 6-
    • /usr/lib/udev/rules.d/目录下 CentOS 7

网卡文件对换​

  • 网卡名词对换：# vim /etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules
  • 网卡文件对换: # /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 ifcfg-eth1
  • 卸载网卡模块: # modprobe -r e1000
  • 重装网卡模块：# modprobe e1000

Linux启动流程​

  1. POST
  2. Boot Sequence(BIOS)
  3. Boot Loader(MBR)
  4. Kernel(ramdisk)
  5. rootfs(switch_root)
  6. /sbin/init(/etc/inittab,/etc/init/*.conf,/usr/lib/systemd/system)
  7. 默认运行级别、系统初始化、关闭和启动服务、启动终端（图形终端）

grub​

  • 1st stage: MBR

  • 1_5 stage: MBR之后的扇区

  • 2nd stage: /boot/grub/

  • 加密：编辑、内核