深入學習 Linux 核心模組

2019-07-08 16:29:00

lsmod 命令能夠告訴你當前系統上載入了哪些核心模組,以及關於使用它們的一些有趣的細節。

什麼是 Linux 核心模組?

核心模組是可以根據需要載入到核心中或從核心中解除安裝的程式碼塊,因此無需重新啟動就可以擴充套件核心的功能。事實上,除非使用者使用類似 lsmod 這樣的命令來查詢模組資訊,否則使用者不太可能知道核心發生的任何變化。

需要知道的重要一點是,在你的 Linux 系統上總會有很多可用的模組,並且如果你可以深入其中了解到很多細節。

lsmod 的主要用途之一是在系統不能正常工作時檢查模組。然而,大多數情況下,模組會根據需要載入的,而且使用者不需要知道它們如何運作。

顯示核心模組

顯示核心模組最簡單的方法是使用 lsmod 命令。雖然這個命令包含了很多細節,但輸出卻是非常使用者友好。

$ lsmodModule                  Size  Used bysnd_hda_codec_realtek 114688  1snd_hda_codec_generic  77824  1 snd_hda_codec_realtekledtrig_audio          16384  2 snd_hda_codec_generic,snd_hda_codec_realteksnd_hda_codec_hdmi     53248  1snd_hda_intel          40960  2snd_hda_codec         131072  4 snd_hda_codec_generic,snd_hda_codec_hdmi,snd_hda_intel                                ,snd_hda_codec_realteksnd_hda_core           86016  5 snd_hda_codec_generic,snd_hda_codec_hdmi,snd_hda_intel                                ,snd_hda_codec,snd_hda_codec_realteksnd_hwdep              20480  1 snd_hda_codecsnd_pcm               102400  4 snd_hda_codec_hdmi,snd_hda_intel,snd_hda_codec,snd_hda                                _coresnd_seq_midi           20480  0snd_seq_midi_event     16384  1 snd_seq_mididcdbas                 20480  0snd_rawmidi            36864  1 snd_seq_midisnd_seq                69632  2 snd_seq_midi,snd_seq_midi_eventcoretemp               20480  0snd_seq_device         16384  3 snd_seq,snd_seq_midi,snd_rawmidisnd_timer              36864  2 snd_seq,snd_pcmkvm_intel             241664  0kvm                   626688  1 kvm_intelradeon               1454080  10irqbypass              16384  1 kvmjoydev                 24576  0input_leds             16384  0ttm                   102400  1 radeondrm_kms_helper        180224  1 radeondrm                   475136  13 drm_kms_helper,radeon,ttmsnd                    81920  15 snd_hda_codec_generic,snd_seq,snd_seq_device,snd_hda                                 _codec_hdmi,snd_hwdep,snd_hda_intel,snd_hda_codec,snd                                 _hda_codec_realtek,snd_timer,snd_pcm,snd_rawmidii2c_algo_bit           16384  1 radeonfb_sys_fops            16384  1 drm_kms_helpersyscopyarea            16384  1 drm_kms_helperserio_raw              20480  0sysfillrect            16384  1 drm_kms_helpersysimgblt              16384  1 drm_kms_helpersoundcore              16384  1 sndmac_hid                16384  0sch_fq_codel           20480  2parport_pc             40960  0ppdev                  24576  0lp                     20480  0parport                53248  3 parport_pc,lp,ppdevip_tables              28672  0x_tables               40960  1 ip_tablesautofs4                45056  2raid10                 57344  0raid456               155648  0async_raid6_recov      24576  1 raid456async_memcpy           20480  2 raid456,async_raid6_recovasync_pq               24576  2 raid456,async_raid6_recovasync_xor              20480  3 async_pq,raid456,async_raid6_recovasync_tx               20480  5 async_pq,async_memcpy,async_xor,raid456,async_raid6_re                                covxor                    24576  1 async_xorraid6_pq              114688  3 async_pq,raid456,async_raid6_recovlibcrc32c              16384  1 raid456raid1                  45056  0raid0                  24576  0multipath              20480  0linear                 20480  0hid_generic            16384  0psmouse               151552  0i2c_i801               32768  0pata_acpi              16384  0lpc_ich                24576  0usbhid                 53248  0hid                   126976  2 usbhid,hid_generice1000e                245760  0floppy                 81920  0

在上面的輸出中:

  • Module 顯示每個模組的名稱
  • Size 顯示每個模組的大小(並不是它們佔的記憶體大小)
  • Used by 顯示每個模組被使用的次數和使用它們的模組

顯然,這裡有很多模組。載入的模組數量取決於你的系統和版本以及正在執行的內容。我們可以這樣計數:

$ lsmod | wc -l67

要檢視系統中可用的模組數(不止執行當中的),試試這個命令:

$ modprobe -c | wc -l41272

與核心模組相關的其他命令

Linux 提供了幾條用於羅列、載入及解除安裝、測試,以及檢查模組狀態的命令。

  • depmod —— 生成 modules.dep 和對映檔案
  • insmod —— 一個往 Linux 核心插入模組的程式
  • lsmod —— 顯示 Linux 核心中模組狀態
  • modinfo —— 顯示 Linux 核心模組資訊
  • modprobe —— 新增或移除 Linux 核心模組
  • rmmod —— 一個從 Linux 核心移除模組的程式

顯示內建的核心模組

正如前文所說,lsmod 命令是顯示核心模組最方便的命令。然而,也有其他方式可以顯示它們。modules.builtin 檔案中列出了所有構建在核心中的模組,在 modprobe 命令嘗試新增檔案中的模組時會使用它。注意,以下命令中的 $(uname -r) 提供了核心版本的名稱。

$ more /lib/modules/$(uname -r)/modules.builtin | head -10kernel/arch/x86/crypto/crc32c-intel.kokernel/arch/x86/events/intel/intel-uncore.kokernel/arch/x86/platform/intel/iosf_mbi.kokernel/mm/zpool.kokernel/mm/zbud.kokernel/mm/zsmalloc.kokernel/fs/binfmt_script.kokernel/fs/mbcache.kokernel/fs/configfs/configfs.kokernel/fs/crypto/fscrypto.ko

你可以使用 modinfo 獲得一個模組的更多細節,雖然沒有對模組提供的服務的簡單說明。下面輸出內容中省略了冗長的簽名。

$ modinfo floppy | head -16filename:       /lib/modules/5.0.0-13-generic/kernel/drivers/block/floppy.koalias:          block-major-2-*license:        GPLauthor:         Alain L. Knaffsrcversion:     EBEAA26742DF61790588FD9alias:          acpi*:PNP0700:*alias:          pnp:dPNP0700*depends:retpoline:      Yintree:         Yname:           floppyvermagic:       5.0.0-13-generic SMP mod_unloadsig_id:         PKCS#7signer:sig_key:sig_hashalgo:   md4

你可以使用 modprobe 命令載入或解除安裝模組。使用下面這條命令,你可以找到特定模組關聯的核心物件:

$ find /lib/modules/$(uname -r) -name floppy*/lib/modules/5.0.0-13-generic/kernel/drivers/block/floppy.ko

如果你想要載入模組,你可以使用這個命令:

$ sudo modprobe floppy

總結

很明顯,核心模組的載入和解除安裝非常重要。它使得 Linux 系統比使用通用核心執行時更加靈活和高效。這同樣意味著你可以進行重大更改而無需重新啟動,例如新增硬體。