Linux内核动态加载模块(详细)

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Linux内核动态加载模块
一、安装内核模块:
一般步骤：
(1) 在/usr/src/linux/下运行make menuconfig把需要编译成模块的项打上(M)，保存并退出。
(2) 运行make modules，这一步将在/usr/src/linux/下生成*.o或*.ko文件。
(3) 运行make modeules_install来安装,这步会把生成的.o或ko文件拷贝到/lib/modules/`uname -r`/下。
如果你只要编译某一个或几个模块，就可以用下面这个快速的方法：
(1) 找到编译内核所需要的.config文件。

在/usr/src/linux/arch目录下有若干编译内核所用的配置。选择我们想要的配置，将它复制到/usr/src/linux目录下，改名为.config。

cp /usr/src/linux/arch/x86/xxconfig /usr/src/linux/.config
(2) 修改.config文件，去掉不用的模块，加上自己想要的模块。

打开.config，有许多XXXX=m的项，这些都是要被编译 为模块的项，因为我们不希望编译这些模块，所以要把XXXX=m的项统统去掉。然后再加上我们想要的模块，例如将# CONFIG_NTFS_FS is not set 改为CONFIG_NTFS_FS=m 当然，可以用你熟悉各种工具来做这件事。
(3) 编译NTFS模块。

在/usr/src/linux目录下运行命令make modules来编译我们想要的模块。
(4) 安装模块。

编译后得到的.o文件在/usr/src/linux/目录下，手动将它复制到正确的目录下。

　　例如cp /usr/src/linux/fs/ntfs/ntfs.o /lib/modules/2.2.16-22/fs/

注意：千万不能运行命令make modules_install，否则将带来严重的后果，它会删除你系统中的所有模块，只安装刚刚编译的模块（ntfs.o）。
二：安装完成以后，我们就可以加载模块了：
和linux中加载模块有关的几个命令分别如下：

depmod， modprobe， lsmod
先来看看depmod命令：
depmod是一个用来产生modules.dep和map文件的程序。在modules.dep文件中空白行和以'#'开头的行将被忽 略.depmod通过读取/lib /modules/version目录下的每一个模块来创建一个记录模块相依性的列表。这个列表就是/lib/modules/version目录下的 modules.dep。depmod也会在/lib/modules/version目录下创建许多map文件,例如 modules.dep,modules.isapnpmap,modules.pcimap,modules.alias这些文件将会被hotplug 用到。
OPTIONS:

-a --all Probe all modules. This option is enabled by default if no

file names are given in the command-line.

检查所有的模块，这个命令是默认的如果你没有指定模块名字的话。
-A --quick This option scans to see if any modules are newer than the

modules.dep file before any work is done%3
再来看看modprobe命令：
modprobe 命令是根据depmod -a的输出/lib/modules/version/modules.dep来加载全部的所需要模块。可以通过modprobe -l来显示可以当前可以加载的模块。modprobe 在挂载模块是不用指定模块文件的路径，也不用带文件的后缀.o 或.ko， 而insmod 需要的是模块的所在目录的绝对路径，并且一定要带有模块文件名后缀的(modulefile.o 或modulesfile.ko ）。 insmod比较重要的用途是用来测试模块的正确性，加载一般都是依靠modprobe。
用法：modprobe xxx.ko #加载某个模块

modprobe -r xxx.ko #卸载某个模块
lsmod:
lsmod 显示当前加载的所有 模块，相当于cat /proc/modules,假设你没有设定开机加载某个模块，比如ntfs，那么开机后执行lsmod，列表里不会有ntfs这个模块的，这时你再执行 mount -t ntfs xxx后，执行lsmod后列表里就会有ntfs这个模块了。

还要注意的是lsmod显示的是模块名，而不是别名(alias)。
三、在内核中有一个“Automatic kernel module loading"功能被编译到了内核中。当用户尝试打开某类型的文件时，内核会根据需要尝试加载相应的模块。我们来看看驱动程序自动加载是怎么实现的：
每一个设备都有Verdon ID, Device ID, SubVendor ID等信息。而每一个设备驱动程序，必须说明自己能够为哪些Verdon ID, Deviece
ID, SubVendor ID的设备提供服务。以PCI设备为例，它是通过一个pci_device_id的数据结构来实现这个功能的。例如：RTL8139的pci_device_id定义为：
static struct pci_device_id rtl8139_pci_tbl[] = {
{0x10ec, 0x8139, PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, RTL8139 },
{0x10ec, 0x8138, PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, RTL8139 },
......
｝
在模块安装的时候，depmod会根据模块中的rtl8139_pci_tbl的信息，生成下面的信息，保存到/lib/modules/uname-r /modules.alias文件中，其内容如下：
alias pci:v000010ECd00008138sv*sd*bc*sc*i* 8139too
alias pci:v000010ECd00008139sv*sd*bc*sc*i* 8139too
......
另外在/lib/modules/uname-r /modules.dep文件中还保存这模块之间的依赖关系，其内容如下：
(这里省去了路径信息。)
8139too.ko:mii.ko
在内核启动过程中，总线驱动程序会会总线协议进行总线枚举(总线驱动程序总是集成在内核之中，不能够按模块方式加载，你可以通过make menuconfig进入Bus

options，这里面的各种总线，你只能够选择Y或N，而不能选择M.)，并且为每一个设备建立一个设备对象。每一个总线对象有一个kset对象，每一

个设备对象嵌入了一个kobject对象，kobject连接在kset对象上，这样总线和总线之间，总线和设备设备之间就组织成一颗树状结构。当总线驱

动程序为扫描到的设备建立设备对象时，会初始化kobject对象，并把它连接到设备树中，同时会调用kobject_uevent()把这个(添加新设

备的)事件，以及相关信息(包括设备的VendorID,DeviceID等信息。)通过netlink发送到用户态中。在用户态的udevd检测到这个

事件，就可以根据这些信息，打开/lib/modules/uname-r

/modules.alias文件，根据

alias pci:v000010ECd00008138sv*sd*bc*sc*i* 8139too

得知这个新扫描到的设备驱动模块为8139too。于是modprobe就知道要加载8139too这个模块了，同时modprobe根据

modules.dep文件发现，8139too依赖于mii.ko，如果mii.ko没有加载，modprobe就先加载mii.ko，接着再加载

8139too.ko。试验

在你的shell中，运行：

# ps aux | grep udevd

# kill -9 25063 然后跟踪udevd，在shell中运行：

# strace -f /sbin/udevd --daemon

这时，我们看到udevd的输出如下：

......

close(8) = 0

munmap(0xb7f8c000, 4096) = 0

select(7, [3 4 5 6], NULL, NULL, NULL我们发现udevd在这里被阻塞在select()函数中。

select函数原型如下：

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

第一个参数：nfds表示最大的文件描述符号，这里为7(明明是6 ?)。

第二个参数：readfds为读文件描述符集合，这里为3,4,5,6.

第三个参数：writefds为写文件描述符集合，这里为NULL。

第四个参数：exceptfds为异常文件描述符集合，这里为NULL。

第五个参数：timeout指定超时时间，这里为NULL。select函数的作用是：如果readfds中的任何一个文件有数据可读，或者witefds中的任何一个文件可以写入，或者exceptfds中的任

何一个文件出现异常时，就返回。否则阻塞当前进程，直到上诉条件满足，或者因阻塞时间超过了timeout指定的时间，当前进程被唤醒，select返

回。 所以，在这里udevd等待3,4,5,6这几个文件有数据可读，才会被唤醒。现在，到shell中运行：

# ps aux | grep udevd

root 27615 ...... strace -o /tmp/udevd.debug -f /sbin/udevd --daemon

root 27617 ...... /sbin/udevd --daemon

udevd的进程id为27617，现在我们来看看select等待的几个文件：

# cd /proc/27615/fd

# ls -l

udevd的标准输入，标准输出，标准错误全部为/dev/null.

0 -> /dev/null

1 -> /dev/null

2 -> /dev/null

udevd在下面这几个文件上等待。

3 -> /inotify

4 -> socket:[331468]

5 -> socket:[331469]

6 -> pipe:[331470]

7 -> pipe:[331470]由于不方便在运行中插入一块8139的网卡，因此现在我们以一个U盘来做试验，当你插入一个U盘后，你将会看到strace的输出，从它的输出可以看到

udevd在select返回后，调用了modprobe加载驱动模块，并调用了sys_mknod，在dev目录下建立了相应的节点。

execve("/sbin/modprobe", ["/sbin/modprobe", "-Q", "usb:v05ACp1301d0100dc00dsc00dp00"...]

......

mknod("/dev/sdb", S_IFBLK|0660, makedev(8, 16)) = 0

......这里modprobe的参数"usb:v05AC..."对应modules.alias中的某个模块。

可以通过udevmonitor来查看内核通过netlink发送给udevd的消息，在shell中运行：

# udevmonitor --env

然后再插入U盘，就会看到相关的发送给udevd的消息。
四、内核模块加载的配置：
有时候需要一次性加载许多模块，需要在一个地方统一配置modprobe的选项等，有一个比较重要的文件：/etc/modprobe.conf,在openSUSE中， 和它有关的还有modprobe.d/文件夹下的许多文件和modprobe.conf.local文件，在 /etc/modprobe.conf里会include其它所说的文件，一般建议在modprobe.conf.local中修改自己的配置。 /etc/modprobe.conf其实就是用于 写入模块的加载命令或模块的别名的定义等。man modprobe.conf:
alias my-mod really_long_modulename为模块定义一个便于使用的别名
options modulename option...在加载模块时添加选项
install modulename command...使用自己定义的命令去加载指定的模块，如install fred /sbin/modprobe barney; /sbin/modprobe

--ignore-install fred" 每次加载fred模块的时候用的是 “/sbin/modprobe barney; /sbin/modprobe

--ignore-install fred”命令
remove modulename command...用自己定义的命令删除指定的模块。
include filename 引入其它文件
blacklist modulename 不再加载某个模块
五、内核模块开机自动挂载：
对于开机自动挂载模块，在RedHat系 统里，网上说在内核启动的过程中，init执行/etc/rc.d/rc.sysinit后，启动内核外挂模块 时会读取/etc/modprobe.conf这个文件。在2.4的内核中， 只要直接修改/etc/modprobe.conf加入install xxx即可。2.6内核则需修改/etc/rc.d/rc.sysinit文件。
具体的过程可以看：http://www.linuxidc.com/Linux/2010-01/23939.htm
而在SUSE里，可以在root权限编辑/etc/sysconfig/kernel文件，添加需要启动的模块。
Linux如何在系统启动时自动加载模块
为搞清楚如何在系统启动时自动加载模块，搜索了好久，网上有很多人提出这个问题，但都没有正确的答案，无论是中文社区还是英文社区，大家的回答都没 有讲到点子上，无非是围绕 modprobe.conf、modprobe讲来讲去的，要不就是针对特定问题尝试不同的方法。有的还建议把modprobe modulename写入rc.local，却不曾想，rc.local的执行被放在整个启动顺序的很后面，而启动init.d下面定义的服务却在 rc.local前面，那么如果某个服务要用这个模块，就不行了。
在测试LVS时，因为我的Fedora7的Kernel(2.6.21 -1)缺省没有加载ip_vs模块，而内核中已经包含编译好的IPVS相关的模块了，放在：/lib/modules/2.6.21- 1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/下面，有：

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs.ko

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs_dh.ko

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs_ftp.ko

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs_lblc.ko

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs_lblcr.ko

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs_lc.ko

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs_nq.ko

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs_rr.ko

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs_sed.ko

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs_sh.ko

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs_wlc.ko

/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/ip_vs_wrr.ko

其中ip_vs.ko是IPVS的基本模块，不加载IPVS就不能工作（运行ipvsadm会报错的），而其他的都是IPVS的调度算法或特定协议的辅助模块，需要时则须加载。
如果系统运行时手动加载则需：modprobe ip_vs 和modprobe ip_vs_sh等。
要了解如何在系统启动时自动加载模块(Automatically load kernel modules)，就得先了解系统是如阿启动的，启动的过程中按什么顺序做了什么，怎么做的，这些启动操作都有那些文件和脚本控制。由于Google和 Baidu出来的东西都解决不了问题，而且man modprobe和man modprobe.conf发现并不是需要修改的文件。
于是温习鸟哥的 http://linux.vbird.org/ “开机关机流程与Loader”：

1. 整个开机流程是

(1) 载入BIOS的硬件信息，并取得第一个开机装置的代号

(2)读取第一个开机装置的MBR的boot Loader (grub)的开机信息

(3)载入OS Kernel信息，解压Kernel，尝试驱动硬件

(4) Kernel执行init程序并获得run-lebel信息(如3或5)

(5) init执行 /etc/rc.d/rc.sysinit

(6)启动内核外挂模块 (/etc/modprobe.conf)

(7) init执行run-level的各种Scripts，启动服务

(8) init执行 /etc/rc.d/rc.local

(9)执行 /bin/login，等待用户Login

(10)Login后进入Shell
看来正确的方式是把需要加载的模块放在(5)或(6)，但正如网络上很多人的尝试，修改modprobe.conf都没有成功(例如在 modprobe.conf中增加install ip_vs...)。于是我修改了/etc/rc.d/rc.sysinit就成功加载了。
初步尝试在rc.sysinit最后增加 modprobe.conf ip_vs，重启后lsmod | grep ip_vs，发现成功自动加载了。
于是仿效rc.sysinit中其他模块的加载方法，扩展改脚本文件，在最后增加下来一段：

# load LVS IPVS modules

if [ -d /lib/modules/$unamer/kernel/net/ipv4/ipvs ]; then

for module in /lib/modules/$unamer/kernel/net/ipv4/ipvs/* ; do

module=${module##*/}

module=${module%.ko}

modprobe $module >/dev/null 2>&1

done

fi

就把/lib/modules/2.6.21-1.3194.fc7/kernel/net/ipv4/ipvs/下的所有模块都自动加载了。其中：

if语句检查ipvs模块的目录是否存在

for循环遍历该目录下面的所有文件

module=${module##*/} ：其中##表示从前面删除字符，*/表示删除到最后一个/，如果一个#就表示只删除到第一个/。如果变量后面接##，表示在##后面的字符串取最长的(一直到最后面)，如果接#，表示取最小的一段。

module=${module%.ko}：表示从后面删除.ko。如果变量后面接%%，表示在%%后面的字符串取最长的(一直到最前面)，如果接%，表示取最小的一段。

这样多module的两次修改就得到了模块名，就是文件名不带路径和.ko后缀。

modprobe $module >/dev/null 2>&1：加载模块，输出都指向空设备
这样重启后lsmod | grep ip_vs就会得到：

ip_vs_wrr 6977 0

ip_vs_wlc 6081 0

ip_vs_sh 6593 0

ip_vs_sed 6081 0

ip_vs_rr 6081 0

ip_vs_nq 5953 0

ip_vs_lc 5953 0

ip_vs_lblcr 10565 0

ip_vs_lblc 9797 0

ip_vs_ftp 10053 0

ip_vs_dh 6593 0

ip_vs 79425 22 ip_vs_wrr,ip_vs_wlc,ip_vs_sh,ip_vs_sed,ip_vs_rr,ip_vs_nq,ip_vs_lc,ip_vs_lblcr,ip_vs_lblc,ip_vs_ftp,ip_vs