Основы Linux от основателя Gentoo. Часть 2 (5/5): Модули ядра

Навигация по основам Linux от основателя Gentoo:

Часть I

1. BASH: основы навигации (вступление)
2. Управление файлами и директориями
3. Ссылки, а также удаление файлов и директорий
4. Glob-подстановки (итоги и ссылки)

Часть II

1. Регулярные выражения (вступление)
2. Назначения папок, поиск файлов
3. Управление процессами
4. Обработка текста и перенаправления
5. Модули ядра (итоги и ссылки)

Часть III: 1, 2, 3, 4

Модули ядра

Знакомьтесь, «uname»

Команда uname дает множество интересной информации о вашей системе. Вот пример вывода на моей рабочей машине, после того, как я набрал uname -a, что говорит команде uname напечатать всю имеющуюся информацию:

Подробнее о uname

Теперь, давайте посмотрим, какую же информацию о системе может дать uname

тип информации             аргумент   пример
имя ядра                   -s         "Linux"
имя хоста                  -n         "inventor"
релиз ядра                 -r         "2.4.20-gaming-r1"
версия ядра                -v         "#1 Fri Apr 11 18:33:35 MDT 2003"
архитектура                -m         "i686"
процессор                  -p         "AMD Athlon(tm) XP 2100+"
платформа                  -i         "AuthenticAMD"
операционная система       -o         "GNU/Linux"

Интригующе! А что напечатает uname -a у вас?

Релиз ядра

А теперь небольшой трюк. Для начала выполните uname -r чтобы программа напечатала релиз ядра, которое работает в данный момент.

Теперь посмотрите в директорию /lib/modules и — опа! — Я уверен, что вы обнаружили каталог с точно таким же именем! OK, никакой магии, теперь самое время поговорить о значении каталогов в /lib/modules, а также объяснить, что такое модули ядра.

Ядро

Ядро Linux это сердце того, что обычно называют «Linux» — это кусок кода, который напрямую взаимодействует с вашим железом и абстрагирует от него обычные программы. Благодаря ядру, вашему текстовому редактору не нужно беспокоиться на какой диск, SCSI или IDE, а может даже в RAM, он производит запись. Редактор просто записывает в файловую систему, а ядро заботится обо всем остальном.

Введение в модули ядра

Итак, что такое модули ядра? Они представляют собой часть ядра, которая сохраняется на диске в специальном формате. По вашей команде, они подгружаются в работающее ядро и добавляют в него новую функциональность.

Поскольку модули ядра загружаются по требованию, вы можете иметь ядро поддерживающее дополнительную функциональность, которая в обычном состоянии будет выключена и недоступна.
Но «раз в сто лет», эти модули окажутся очень полезными и смогут быть загружены — часто автоматически — для поддержки диковинной файловой системы или устройства, которое вы редко используете.

Модули ядра вкратце

В общем, модули ядра позволяют по требованию добавить возможностей в работающее ядро. Без модулей, вам бы пришлось компилировать новое ядро и перезагружаться для того, чтобы добавить поддержку чего-нибудь нового.

lsmod

Для просмотра загруженных модулей на вашей системе используйте команду lsmod:

# lsmod
Module                  Size  Used by    Tainted: PF
vmnet                  20520   5
vmmon                  22484  11
nvidia               1547648  10
mousedev                3860   2
hid                    16772   0  (unused)
usbmouse                1848   0  (unused)
input                   3136   0  [mousedev hid usbmouse]
usb-ohci               15976   0  (unused)
ehci-hcd               13288   0  (unused)
emu10k1                64264   2
ac97_codec              9000   0  [emu10k1]
sound                  51508   0  [emu10k1]
usbcore                55168   1  [hid usbmouse usb-ohci ehci-hcd]

Список модулей

Как видите, на моей системе загружено достаточно немного модулей. vmnet и vmmon модули, обеспечиваю необходимую функциональность для VMWare Workstation, которая позволяет мне запускать виртуальные машины в окне рабочего стола. Модуль nvidia выпущен NVIDIA corporation и позволяет использовать 3D-ускорение в Linux.

Дальше у меня есть набор модулей, которые используются для поддержки USB устройств ввода — mousedev, hid, usbmouse, input, usb-ohci, ehci-hcd и usbcore. Имеет смысл сконфигурировать ваше ядро для поддержки USB модулей. Почему? Потому что USB девайсы это «plug and play» (подключай и работай) девайсы и если у вас есть поддержка USB в модулях, вы можете спокойно пойти и купить новое USB устройство, подключить его, и ваша система автоматически загрузит соответствующие модули для этого устройства. Это удобный способ сделать что-то.

Сторонние модули

Завершают этот список модули: emu10k1, ac97_codec и sound, которые вместе обеспечиваю поддержку моей звуковой карты Audigy.

Следует отметить, некоторые из моих модулей доступны прямо в исходниках ядра. Например, все USB-модули были скомпилированы из стандартных исходных текстов ядра Linux. Однако, nvidia, emu10k1 и VMWare-модули были получены из других источников. Это подчеркивает другую важную особенность модулей ядра — возможность сторонних производителей добавлять необходимую функциональность в ядро и включать ее прямо в запущенное ядро. Без перезагрузки.

depmod и компания

В моей папке /lib/modules/2.4.20-gaming-r1/, есть несколько
файлов которые начинаются со строки «modules.»:

Эти файлы содержат множество информации о различных зависимостях. В том числе, они содержат информацию о зависимостях для модулей — некоторые модули требуют загрузки других модулей перед тем как быть запущенными.

Как получить модули

Некоторые модули ядра разработаны для работы со специальными устройствами, как например emu10k1 — модуль для поддержки моей звуковой карты. Для этого типа модулей, приведенные выше файлы включают также информацию о PCI IDs и прочие идентификационные метки оборудования, которое они поддерживают. Эта информация может быть использована различными скриптами, например «hotplug» (который мы рассмотрим в следующих руководствах) для автоматического определения оборудования и загрузки соответствующих модулей.

Использование depmod

Информация о зависимостях может становиться не актуальной, особенно в случае установки новых модулей. Чтобы ее обновить, просто введите depmod -a. Программа depmod просканирует модули из вашей папки /lib/modules и обновит информацию о зависимостях. Она делает это сканируя модули в /lib/modules и проверяя так называемые «symbols» внутри модулей.

Расположение модулей ядра

Итак, как выглядят модули ядра? Для ядра 2.4, все файлы модулей обычно находятся в /lib/modules и имеют имя оканчивающееся на ".o" (для 2.6 ".ko" — прим. ред.). Чтобы увидеть все модули из /lib/modules, введите следующее:

insmod vs. modprobe

Итак, как же подгрузить модуль в работающее ядро? Один из вариантов, использовать команду
insmod и указать ей полный путь к модулю, который вы хотите загрузить:

# insmod /lib/modules/2.4.20-gaming-r1/kernel/fs/fat/fat.o

# lsmod | grep fat
fat                    29272   0  (unused)

Хотя, обычно модули загружают используя команду modprobe. Одна из приятных вещей, которую делает modprobe это автоматическая загрузка всех необходимых зависимостей для данного модуля. Кроме того, вам не нужно указывать полный путь и расширение загружаемого модуля.

rmmod и modprobe в действии

Давайте выгрузим наш модуль fat.o и загрузим его обратно используя modprobe:

# rmmod fat

# lsmod | grep fat

# modprobe fat

# lsmod | grep fat

fat                    29272   0  (unused)

Как видите, работа команды rmmod очень похожа на работу modprobe, но имеет противоположный эффект — она выгружает указанный модуль.

Ваши помощники modinfo и modules.conf

Можете воспользоваться командой modinfo, чтобы узнать пару интересных вещей о своих любимых модулях:

# modinfo fat

filename:    /lib/modules/2.4.20-gaming-r1/kernel/fs/fat/fat.o
description: <none>
author:      <none>
license:     "GPL"

Также обратите внимание на файл /etc/modules.conf. Он содержит настройки для modprobe и позволяет изменять поведение modprobe. Например, указывать какие модули загруть до/после загрузки остальных, запускать скрипты до и после загрузки модуля, и многое другое.

Структура modules.conf

Синтаксис и функциональность modules.conf достаточно сложны, и мы не будем в них сейчас углубляться (наберите man modules.conf чтобы узнать все подробности), но есть несколько вещей, которые вы должны знать об этом файле.

Во-первых, многие дистрибутивы генерируют этот файл автоматически из набора файлов в других директориях, таких как /etc/modules.d/. Например, в Gentoo Linux есть такая папка, и запуск команды update-modules прочитает все файлы из /etc/modules.d/ и объединит их в новый /etc/modules.conf. Поэтому, сделав свои изменения в файлах из /etc/modules.d/ запустите update-modules, если вы используете Gentoo. В Debian, процедура очень похожа, за исключением того, что папка называется /etc/modutils/.

Для ядер версии 2.6 аналогичные по функциональности файл и папка из каталога etc называются modprobe.conf и modprobe.d соответственно. Синтаксис там упрощен, смотрите man modprobe.conf
— Примечание редактора.

Итоги и ресурсы

Итоги

Мои поздравления; вы дошли до конца этого учебника по основам администрирования Linux! Надеюсь он помог вам немного систематизировать ваши знания о Linux. Пожалуйста присоединяйтесь к нам в следующем руководстве раскрывающем более продвинутые аспекты администрирования, такие как права доступа, управление пользователями, файловую систему, монтирование и многое другое. В следующем руководстве мы будем опираться на фундамент, заложенный здесь. И помните, продолжая изучать эту серию руководств, вы уже совсем скоро будете готовы сдаче экзаменов на получение сертификата LPIC Level 1 от Linux Professional Institute.

Ресурсы

Говоря о сертификации LPIC, если вы действительно в ней заинтересованы, то я настоятельно рекомендую вам изучить следующие источники, которые были тщательно выбраны для расширения знаний полученных в этом руководстве.

В сети есть множество хороших руководств по регулярным выражениям. Вот парочка:

• Regular Expressions Reference
• Regular Expressions Explained

Можете прочитать стандарт иерархии файловой системы (Filesystem Hierarchy Standard) на http://www.pathname.com/fhs/.

В серии Bash в примерах (будет перевод), я покажу вам как использовать инструкции bash для написания ваших собственных скриптов. Это серия (особенно первая и вторая части) будет хорошей подготовкой к экзамену LPIC Level 1:

Вы можете узнать больше о sed в серии руководств Sed в примерах (будет переведено). Если вы планируете сдавать LPI экзамен, убедитесь что прочитали первые две части этой серии.

Чтобы узнать больше об awk, обратитесь к серии Awk в примерах (перевод будет).

Если вы не знакомы с редактором vi, Я настоятельно рекомендую вам посмотреть мое руководство Vi - the cheat sheet method. Этот учебник станет легким, но и стремительным введением в этот мощный текстовый редактор. Считайте, что это материал необходимый к прочтению, если вы не знаете как пользоваться vi.

Спасибо Dmitry Minsky (Dmitry.Minsky@gmail.com) за перевод.

Об авторах

Daniel Robbins

Дэниэль Роббинс — основатель сообщества Gentoo и создатель операционной системы Gentoo Linux. Дэниэль проживает в Нью-Мехико со свой женой Мэри и двумя энергичными дочерьми. Он также основатель и глава Funtoo, написал множество технических статей для IBM developerWorks, Intel Developer Services и C/C++ Users Journal.

Chris Houser

Крис Хаусер был сторонником UNIX c 1994 года, когда присоединился к команде администраторов университета Тэйлора (Индиана, США), где получил степень бакалавра в компьютерных науках и математике. После он работал во множестве областей, включая веб-приложения, редактирование видео, драйвера для UNIX и криптографическую защиту. В настоящий момент работает в Sentry Data Systems. Крис также сделал вклад во множество свободных проектов, таких как Gentoo Linux и Clojure, стал соавтором книги The Joy of Clojure.

Aron Griffis

Эйрон Гриффис живет на территории Бостона, где провел последнее десятилетие работая в Hewlett-Packard над такими проектами, как сетевые UNIX-драйвера для Tru64, сертификация безопасности Linux, Xen и KVM виртуализация, и самое последнее — платформа HP ePrint. В свободное от программирования время Эйрон предпочитает размыщлять над проблемами программирования катаясь на своем велосипеде, жонглируя битами, или болея за бостонскую профессиональную бейсбольную команду «Красные Носки».