Ядро Linux (получение информации и управление)

Доброго времени, уважаемые читатели www.k-max.name!

Сегодня постараюсь максимально понятно и сжато рассказать о управлении ядром Linux/UNIX. В теме постараюсь разобрать, как: с помощью шелла получать информацию о ядре и модулях ядра, загружать и удалять модули ядра в ходе работы, узнать, нужен ли вообще подключенный/отключенный модуль, настраивать операционную систему для загрузки необходимых модулей.

Общая информация

В своих статьях о этапах загрузки Linux и работе процессов в Linux я уже затрагивал вопросы работы ядра операционной системы Linux. Ядро Linux - это основа ядро вашей системы. Ядро обеспечивает инфраструктуру для работы приложений и использования различных аппаратных средств. Это код низкого уровня, который взаимодействует с интерфейсами аппаратных средств, планирует и распределяет память и т.д.

Исторически, ядро Linux выпускается под определенной версией. То есть имеет определенную маркировку нумерацию. Нумерация версии ядра Linux на текущий момент содержит четыре числа, следуя недавнему изменению в долго используемой до этого политике схемы версий, основанной на трёх числах. Для иллюстрации допустим, что номер версии составлен таким образом: A. B. C [ .D ] (например 2.2.1, 2.4.13 или 2.6.12.3).

• Число A обозначает версию ядра. Оно изменяется менее часто и только тогда, когда вносятся значительные изменения в код и концепцию ядра. Оно изменялось дважды в истории ядра: в 1994 (версия 1.0) и в 1996 (версия 2.0).

• Число B обозначает старшую версию ревизии ядра. Чётные числа обозначают стабильные ревизии, то есть те, которые предназначены для промышленного использования, такие как 1.2, 2.4 или 2.6. Нечётные числа обозначают ревизии для разработчиков, такие как 1.1 или 2.5. Они предназначены для тестирования новых улучшений и драйверов до тех пор, пока они не станут достаточно стабильными для того, чтобы быть включёнными в стабильный выпуск.

• Число C обозначает младшую версию ревизии ядра. В старой трёхчисловой схеме нумерации, оно изменялось тогда, когда в ядро включались заплатки связанные с безопасностью, исправления ошибок, новые улучшения или драйверы. С новой политикой нумерации, однако, оно изменяется только тогда, когда вносятся новые драйверы или улучшения; небольшие исправления поддерживаются числом D.

• Число D впервые появилось после случая, когда в коде ядра версии 2.6.8 была обнаружена грубая, требующая незамедлительного исправления ошибка, связанная с NFS. Однако, было недостаточно других изменений, для того чтобы это послужило причиной для выпуска новой младшей ревизии (которой должна была стать 2.6.9). Поэтому была выпущена версия 2.6.8.1 с единственным исправлением в виде исправления для этой ошибки. С ядра 2.6.11, эта нумерация была адаптирована в качестве новой официальной политики версий. Исправления ошибок и заплатки безопасности теперь обозначаются с помощью четвёртого числа, тогда как большие изменения выполняются в изменениях младшей версии ревизии ядра (число C).

Как я уже говорил, ядро - это код низкого уровня, который взаимодействует с интерфейсами аппаратных средств и управляет системой на низшем уровне. В настоящее время существует громаднейшее количество разновидностей аппаратного обеспечения, файловых систем и остальных компонентов, с которыми взаимодействует ядро системы. Если поддержку всех мыслимых и не мыслимых аппаратных средств включить в ядро, то размер ядра вырастет до неподъемных величин. Для того чтобы ядро не занимало большого количества оперативной памяти и при этом оставалось универсальным, придумали - модули ядра. Модули ядра позволяют при необходимости загрузить обеспечивающее поддержку программное обеспечение, такое как драйверы для аппаратных средств или файловые системы. Это позволяет запускать систему с небольшим ядром и затем подгружать модули по мере необходимости. Часто эта подгрузка происходит автоматически, например, при подключении устройств USB.

Команды для выполнения задач загрузки и удаления модулей ядра требуют полномочий суперпользователя root. Команды, выдающие информацию о модулях, обычно могут быть выполнены обычным пользователем. Однако, в случае, если они расположены в каталоге /sbin, они будут недоступны для обычного пользователя, так как этот каталог не включается в путь поиска PATH. Таким образом, если вы не root, вам, вероятно, надо будет использовать полное наименование пути.

Просмотр информации о ядре и управление параметрами ядра (команды управления)

Просмотр общей информации о ядре (версии, имени ОС, аппаратная платформа и т.п.) производится с помощью команды uname.

Просмотреть список подключенных модулей в данный момент возможно с помощью команды lsmod:

В приведенном примере видно, что в системе загружено множество модулей. Большинство из них поставляются вместе с ядром и имеют свободную лицензию. Бывают так же модули и проприетарные (например драйвера видеоадаптеров NVIDIA). Соответственно, модульный подход позволяет включать в ядро несвободные компоненты, если проприетарная лицензия позволяет это, что избавляет от необходимости получать данные модули от производителя железа.

В примере также можно видеть, что соответствующими модулями осуществляется поддержка таких устройств как видео, SATA, SCSI, дискеты и звуковые карты, а также сетевые устройства, например, IPV6, поддержка файловых систем, такой как ext3, и Remote Procedure Call (RPC) компании Sun.

Помимо имени модуля, команда lsmod показывает также размер, число пользователей модуля и имена пользователей.

Команда modinfo выдает информацию об одном или нескольких модулях.

В приведенном примере видно, что команда modinfo показывает информацию о модуле ipv6, которая включает такие параметры как имя файла и путь, лицензия, описание, автор модуля и др. Параметры модуля могут различаться в зависимости от модуля.

Отдельно хотелось бы затронуть параметр filename, содержащий путь к файлу модуля и имя файла. Имя файла модуля ipv6 оканчивается на .ko, это говорит нам, что данный модуль относится к версии ядра 2.6. В более ранней версии ядра - 2.4, имена модулей оканчивались на .o). Как видно, модуль расположен в подкаталогах каталога /lib/modules/2.6.26-2-686/, в данном пути, каталог 2.6.26-2-686 соответствует версии ядра (а так же выводу команды uname -r, что активно используется в написании скриптов). Структура подкаталогов указанного каталога отражает взаимосвязь модулей ядра и назначения модулей, думаю пример ниже это наглядно покажет:

В примере видно, что модули ядра расположены по подкаталогам: fs, что наводит на мысль, что тут расположены модули файловой системы, sound - модули звуковых карт и так далее.

А все просто: если счетчик Used By равен нулю, то модуль ядра никем и ничем не используется. Соответственно, его можно удалить.

Удаление модуля ядра происходит командой rmmod module_name.

Удаленный модуль может понадобиться в процессе работы, для загрузки модуля необходимо выполнить команду: insmod /path/to/module.ko

Интересный пример использования insmod в купе с другими командами:

Существует так же и другая команда для управления модулями: modprobe. Особенность данной команды в том, что она удаляет/добавляет модули с учетом зависимостей между модулями (зависимости между модулями прописаны в файле /lib/modules/версия/modules.dep). Пример использования:

Как уже выше было сказано, модули ядра имеют зависимости друг от друга, которые прописаны в файле /lib/modules/версия/modules.dep. Данный файл формируется командой depmod , которая при выполнении просматривает структуру каталогов /lib/modules/текущая_версия_ядра/ и формирует информацию о зависимостях.

Так же хочу отметить, что в Linux существует конфигурационный файл /etc/modules.conf, к которому обращается и modprobe и debmod. Данный файл в большинстве своем используется для корректировки алиасов модулей. Некоторые ОС используют другие конфигурационные файлы, таки как /etc/modprobe.conf или каталог с конфигурационными файлами - /etc/modprobe.d/.

Еще отличным источником информации о действующем ядре Linux является файл конфигурации ядра, который расположен в /boot/config-2.6. Используя команду grep можно получить достаточно информации (например, поддерживает ли ядро файловую систему cifs):

На сегодня все. Как всегда - буду очень рад Вашим комментариям! В следующей статье, посвященной ядру Linux мы научимся собирать свое ядро.