Системное ядро Linux способно к модификации за счёт расширения функциональных возможностей. Это достигается несколькими способами, но самым оптимальным является подключение загружаемых модулей ядра. Этот способ позволяет вести разработку нужного функционала для ядра независимо от самого ядра. Процесс подключения модулей к ядру, как правило, никаких трудностей не вызывает (в отличие от конфигурирования и компиляции). Если конечно модули разработаны грамотно и должным образом протестированы. Системным администраторам стоит помнить, что если нужно «расширить» ядро под требуемый функционал, то в первую очередь следует воспользоваться вариантом в виде загружаемых модулей ядра.
Зачем нужны загружаемые модули ядра?
С помощью загружаемых модулей ядра довольно просто добавлять в систему драйверы, поддержку новых технологий и возможностей для архитектуры Linux. Это не требует затрагивания компонентов, уже включенных в ядро. Не нужно модифицировать исходный код ядра и возиться с его компиляцией. К тому же, это экономит память и дисковое пространство под само ядро. Ведь можно загружать только те модули, которые используются фактически.
Однако среди всех неоспоримых и весомых плюсов в использовании загружаемых модулей ядра, существуют и определённые минусы — необходима стопроцентная уверенность в том, что конкретный загружаемый модуль надёжный и стабильный. Иначе при загрузке и выгрузке этого модуля велика вероятность нарушить работоспособность ядра. И его нужно будет конфигурировать заново.
Среди всех UNIX-подобных операционных систем наиболее приспособленными для работы с загружаемыми модулями ядра (а также поддерживающими самый широкий спектр оборудования и аппаратных платформ, в том числе и новинок) являются системы Linux и Solaris.
Особенности работы с модулями ядра Linux
Как уже было отмечено, Linux способна предоставить системным администраторам довольно широкие возможности для работы с загружаемыми модулями ядра. Так например в Linux любой системный компонент возможно сделать загружаемым модулем за исключением двух системных объектов: драйвера устройства, используемого для работы корневой файловой системы (ФС) и драйвера мыши типа PS/2.
Все загружаемые модули хранятся (и устанавливаются) в каталог /lib/modules/версия_ядра. Здесь версия_ядра может определена командой:
$ uname -r
Для то, чтобы получить список загруженных и используемых в данный момент модулей ядра, можно воспользоваться командой lsmod:
$ sudo lsmod Module Size Used by ipmi_devintf 13064 2 ipmi_si 36648 1 ipmi_msghandler 31848 2 ipmi_devintf,ipmi_si iptable_filter 6721 0 ip_tables 21441 1 iptable_filter
Как видно из данного вывода, в системе настроена поддержка брандмауэра iptables, а также используются модули для интеллектуального управления платформой IMPI – Intelligent Platform Management Interface. В колонке «Size» указывается размер в байтах, а в колонке «Used by» (кем используется) приводится количество связей на данный модуль от других компонентов, а также список самих этих компонентов.
Даже если системное ядро было сконфигурировано и скомпилировано с настройками и комплектностью по-умолчанию, то при использовании команды lsmod, как правило будет выведен довольно длинный список модулей. Если известно точное или примерное имя модуля, который необходимо проверить (используется он или нет), то вместе с командой lsmod удобно использовать и команду grep:
$ sudo lsmod | grep amdgpu amdgpu 3166208 92 amdchash 16384 1 amdgpu amd_shed 24576 1 amdgpu i2c_algo_bit 16384 1 amdgpu amdttm 110592 1 amdgpu amdkcl 28672 4 amdkfd,amd_shed,amdttm,amdgpu drm_kms_helper 172032 1 amdgpu drm 401408 24 drm_kms_helper,amdkfd,amd_shed,amdttm,amdgpu,amdkcl
В данном выводе показаны результаты для используемых ядром модулях драйвера amdgpu.
Загрузка и подключение модулей ядра
Пусть имеется загружаемый модуль ядра для некоторого устройства. Например есть файл модуля somedevice.ko для устройства somedevice. Чтобы загрузить этот модуль для ядра прямо во время работы системы следует использовать команду insmod:
$ sudo insmod /путь/к/файлу/somrdevice.kо
При помощи этой же команды можно также и задавать конфигурационные параметры, необходимые для требуемых или специфических режимов работы модулей:
$ sudo insmod /путь/куда/somedevice.kо io=0xXXX irq=X
Для удаления модуля нужно либо перезапустить систему или указать в явном запросе выгружаемый модуль с помощью команды rmmod:
$ rmmod somedevice
Следует заметить, что несмотря на то, что команду rmmod хоть и можно использовать в любой момент времени, однако модуль может быть удалён только в случае, если с ним не связано ни одной действующей ссылки, которые указываются в столбце «Used by» вывода команды lsmod.
Чтобы каждый раз поле перезапуска системы не загружать требуемые модули, в Linux существует возможность подключать их автоматически с помощью файла /etc/modprobe.conf и соответствующей команды modprobe. Эта команда является «обёрткой» команды insmod. Она способна определять порядок загрузки и выгрузки модулей, их параметры, а также зависимости от других модулей и/или параметров. Всю эту информацию команда modprobe читает из файла /etc/modprobe.conf, который, кстати способна и сама генерировать.
Чтобы сгенерировать файл modprobe.conf в соответствии с текущим набором загруженных модулей (которые необходимо загрузить заранее), нужно использовать команду:
$ sudo modprobe -c
В результате будет создан достаточно длинный файл, содержимое которого может выглядеть примерно так:
#This file was generated by: modprobe -c path[pcmcia]=/lib/modules/preferred path[pcmcia]=/lib/modules/default path[pcmcia]=/lib/modules/2.6.6 path[misc]=/lib/modules/2.6.6 # Aliases alias block-major-1 rd alias block-major-2 floppy alias char-major-4 serial alias char-major-5 serial alias char-major-6 lp alias dos msdos alias plip0 plip alias ppp0 ppp options ne io=x0340 irq=9
Ключевые слова path определяют расположение конкретных модулей в файловой системе, а aliases задают привязку файловых систем, сетевых протоколов, старших номеров блочных и символьных устройств к требуемому модулю.
Значения для строк options администраторы должны задавать самостоятельно, поскольку эти инструкции командой modprobe автоматически не генерируются. Например, чтобы задать для модуля устройства somedevice адрес его ввода-вывода, а также вектор прерываний, можно это сделать таким образом:
options somedevice io=0xXXX irq=X
Стоит отметить также, что для команды modprobe доступны ключевые слова install и remove, при помощи которых можно указывать команды, которые будут выполняться во время загрузки и установки модулей ядра соответственно.
Как можно видеть, в процедуре управления модулями нет ничего слишком сложного, однако это тот случай, когда системным администраторам следует проявлять особую аккуратность и осторожность, проверяя каждый модуль, который планируется использовать в системе.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
