19.2 核心与核心模块

谈完了整个开机的流程，您应该会知道，在整个开机的过程当中，是否能够成功的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文件，因此在使用核心之前，就得要将他解压缩后，才能载入内存当中。

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）”的功能啦！所谓的模块化可以将他想成是一个“外挂程序”， 该外挂程序可能由硬件开发厂商提供，也有可能我们的核心本来就支持～不过，较新的硬件， 通常都需要硬件开发商提供驱动程序模块啦！

那么核心与核心模块放在哪？

  • 核心： /boot/vmlinuz 或 /boot/vmlinuz-version；
  • 核心解压缩所需 RAM Disk： /boot/initramfs （/boot/initramfs-version）；
  • 核心模块： /lib/modules/version/kernel 或 /lib/modules/$（uname -r）/kernel；
  • 核心源代码： /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载入系统当中了，那么就会有几个信息纪录下来：

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

问题来啦，如果我有个新的硬件，偏偏我的操作系统不支持，该怎么办？很简单啊！

  • 重新编译核心，并加入最新的硬件驱动程序源代码；
  • 将该硬件的驱动程序编译成为模块，在开机时载入该模块

上面第一点还很好理解，反正就是重新编译核心就是了。不过，核心编译很不容易啊！ 我们会在后续章节约略介绍核心编译的整个程序。比较有趣的则是将该硬件的驱动程序编译成为模块啦！ 关于编译的方法，可以参考后续的第二十一章、源代码与 tarball的介绍。 我们这个章节仅是说明一下，如果想要载入一个已经存在的模块时，该如何是好？

19.2.1 核心模块与相依性

既然要处理核心模块，自然就得要了解了解我们核心提供的模块之间的相关性啦！ 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    ：一些函数库；
net    ：与网络有关的各项协定数据，还有防火墙模块 （net/ipv4/netfilter/*） 等等；
sound    ：与音效有关的各项模块；

如果要我们一个一个的去检查这些模块的主要信息，然后定义出他们的相依性， 我们可能会疯掉吧！所以说，我们的 Linux 当然会提供一些模块相依性的解决方案啰～ 对啦！那就是检查 /lib/modules/$（uname -r）/modules.dep 这个文件啦！他记录了在核心支持的模块的各项相依性。

那么这个文件如何创建呢？挺简单！利用 depmod 这个指令就可以达到创建该文件的需求了！

[root@study ~]# 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，才会更新。
-n  ：不写入 modules.dep ，而是将结果输出到屏幕上（standard out）；
-e  ：显示出目前已载入的不可执行的模块名称

范例一：若我做好一个网卡驱动程序，文件名为 a.ko，该如何更新核心相依性？
[root@study ~]# cp a.ko /lib/modules/$（uname -r）/kernel/drivers/net
[root@study ~]# depmod

以上面的范例一为例，我们的 kernel 核心模块扩展名一定是 .ko 结尾的， 当你使用 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 文件中的呐！ 这个文件很重要喔！因为他会影响到本章稍后会介绍的 modprobe 指令的应用！

19.2.2 核心模块的观察

那你到底晓不晓得目前核心载入了多少的模块呢？粉简单啦！利用 lsmod 即可！

[root@study ~]# lsmod
Module                  Size  Used by
nf_conntrack_ftp       18638  0
nf_conntrack          105702  1 nf_conntrack_ftp
....（中间省略）....
qxl                    73766  1
drm_kms_helper         98226  1 qxl
ttm                    93488  1 qxl
drm                   311588  4 qxl,ttm,drm_kms_helper  # drm 还被 qxl, ttm..等模块使用
....（下面省略）....

使用 lsmod 之后，系统会显示出目前已经存在于核心当中的模块，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）。

也就是说，模块其实真的有相依性喔！举上表为例，nf_conntrack 先被载入后，nf_conntrack_ftp这个模块才能够进一步的载入系统中！ 这两者间是有相依性的。包括鸟哥测试机使用的是虚拟机，用到的显卡是 qxl 这个模块，该模块也同时使用了好多额外的附属模块喔！ 那么，那个 drm 是啥鬼？要如何了解呢？就用 modinfo 吧！

[root@study ~]# 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 drm 这个模块的相关信息：
[root@study ~]# modinfo drm
filename:       /lib/modules/3.10.0-229.el7.x86_64/kernel/drivers/gpu/drm/drm.ko
license:        GPL and additional rights
description:    DRM shared core routines
author:         Gareth Hughes, Leif Delgass, José Fonseca, Jon Smirl
rhelversion:    7.1
srcversion:     66683E37FDD905C9FFD7931
depends:        i2c-core
intree:         Y
vermagic:       3.10.0-229.el7.x86_64 SMP mod_unload modversions
signer:         CentOS Linux kernel signing key
sig_key:        A6:2A:0E:1D:6A:6E:48:4E:9B:FD:73:68:AF:34:08:10:48:E5:35:E5
sig_hashalgo:   sha256
parm:           edid_fixup:Minimum number of valid EDID header Bytes （0-8, default 6） （int）
.....（下面省略）.....
# 可以看到这个模块的来源，以及该模块的简易说明！

范例二：我有一个模块名称为 a.ko ，请问该模块的信息为？
[root@study ~]# 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，如果你想要知道某个文件代表的意义为何，利用 modinfo 加上完整文件名吧！看看就晓得是啥玩意儿啰！ ^_^

19.2.3 核心模块的载入与移除

好了，如果我想要自行手动载入模块，又该如何是好？有很多方法啦，最简单而且建议的，是使用 modprobe 这个指令来载入模块， 这是因为 modprobe 会主动的去搜寻 modules.dep 的内容，先克服了模块的相依性后， 才决定需要载入的模块有哪些，很方便。至于 insmod 则完全由使用者自行载入一个完整文件名的模块， 并不会主动的分析模块相依性啊！

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

范例一：请尝试载入 cifs.ko 这个“文件系统”模块
[root@study ~]# insmod /lib/modules/$（uname -r）/kernel/fs/fat/fat.ko
[root@study ~]# lsmod | grep fat
fat                    65913  0

insmod 立刻就将该模块载入啰～但是 insmod 后面接的模块必须要是完整的“文件名”才行！那如何移除这个模块呢？

[root@study ~]# 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；

范例一：将刚刚载入的 fat 模块移除！
[root@study ~]# rmmod fat

范例二：请载入 vfat 这个“文件系统”模块
[root@study ~]# insmod /lib/modules/$（uname -r）/kernel/fs/vfat/vfat.ko
insmod: ERROR: could not load module /lib/modules/3.10.0-229.el7.x86_64/kernel/fs/vfat/
 vfat.ko: No such file or directory
# 无法载入 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文件名才行，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，你将无法直接载入或移除该模块呢！所以近年来我们都建议直接使用 modprobe 来处理模块载入的问题，这个指令的用法是：

[root@study ~]# modprobe [-cfr] 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）
-f  ：强制载入该模块；
-r  ：类似 rmmod ，就是移除某个模块啰～

范例一：载入 vfat 模块
[root@study ~]# modprobe vfat
# 很方便吧！不需要知道完整的模块文件名，这是因为该完整文件名已经记录到
# /lib/modules/`uname -r`/modules.dep 当中的缘故啊！如果要移除的话：
[root@study ~]# modprobe -r vfat

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， 所以啰，当然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呢！好方便！ ^_^

例题：尝试使用 modprobe 载入 cifs 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 来载入，再以 lsmod 来观察与 grep 撷取关键字看看：

[root@study ~]# modprobe cifs
[root@study ~]# lsmod | grep cifs
cifs                  456500  0
dns_resolver           13140  1 cifs   <==竟然还有使用到 dns_resolver 哩！

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

19.2.4 核心模块的额外参数设置：/etc/modprobe.d/*conf

如果有某些特殊的需求导致你必须要让核心模块加上某些参数时，请回到19.1.7小节瞧一瞧！ 应该会有启发喔！重点就是要自己创建扩展名为 .conf 的文件，通过 options 来带入核心模块参数啰！